*各种波导

常见的有矩形,圆形,同轴,平行双线,平板(微带线)等

*波导中的导波模式

一般取沿着波导的传播方向为z轴

有两种解法

  • 考虑

使用纵横分解法(见教材)

  • 考虑

分离变量法求,再求

*纵横分解法

这里的是横向,是纵向 并且我们考虑

那么有

前两个方程是纵向场方程,其中 求解出纵向场后,便可通过后两个方程求出横向场 如果

  • ,,称为TE模式
  • ,,称为TM模式
  • ,,必然有,称为TEM模式 此时有

其中 只有当波导横截面支持非零二维静电场时,波导才支持TEM模式 单导体封闭波导一定不能支持TEM模式,多导体波导可以支持TEM模式

*例

考虑矩形波导中的TM模式 纵向电场满足:

由边界条件 所以

同理有

所以

  • iE记做模式
  • 基模为
  • 纵向波矢

对于某一给定的模式一定,只有当时,才是实数,此时电磁场才是行波(导波) 称为截止频率

  • 相速度

称为波导色散(模式色散)

  • 群速度

群速度色散

TE模式

基模:或者

TEM模式

  • 截止频率
  • 无模式色散

谐振腔

所以角频率

真空中就有

*电磁场的辐射

时域分析: 已知全空间中随着时间变化的

(一)

(二) 代入,有

即存在标势和矢势,使得

(三)将代入Maxwell方程组

(四)将代入(三)的结论

不唯一 假设他们满足

取(规范变换)

则:

附加约束条件:

  • (Coulomb规范)
  • (Lorentz规范)

即d'Alembert方程 推迟势解:

其中 被称为推迟时间