微波截止波長相關(guān)問題

時間：2010-06-24

作者：泰州勝達機電科技有限公司

關(guān)于微波截止波長

1 為什么只有的波才能在波導中傳輸

答：導行波系統(tǒng)中，對于不同頻率的電磁波有兩種工作狀態(tài)——傳輸與截止。介于傳輸與截止之間的臨界狀態(tài)，即由所確定的狀態(tài)，該狀態(tài)所確定的頻率稱為截止頻率，該頻率所對應的波長稱為截止波長。

由于只有在時才能存在導行波，則由可知，此時應有

即

所以，只有或的電磁波才能在波導中傳輸。

2 何謂工作波長，截止波長和波導波長？它們有何區(qū)別和聯(lián)系？

答：工作波長就是TEM波的相波長。它由頻率和光速所確定，即

式中，稱為自由空間的工作波長，且。

截止波長是由截止頻率所確定的波長，且

波導波長是理想導波系統(tǒng)中的相波長，即導波系統(tǒng)內(nèi)電磁波的相位改變所經(jīng)過的距離。波導波長與的關(guān)系為

3 何謂相速和群速？為什么空氣填充波導中波的相速大于光速，群速小于光速？

答：相速是電磁波等相位點移動的速度。群速是電磁波上某一恒定相位點移動的速度。

根據(jù)平面波斜入射理論，波導內(nèi)的導行波可以被看成平面波向理想金屬表面斜入射得到的，如圖所示。從圖中可以看出，由于理想導體邊界的作用，平面波從等相位面D上的A點到等相位面B上的M點和F點所走過的距離是不同的，。但在相同的時間內(nèi)，相位改變量相同。這必要求沿即Z軸方向的導行波的相速比沿方向的平面波的相速大。對于空氣媒質(zhì)，則有。

從圖中還可以看出，平面波從A傳到M點，但其能量只是從A傳到E點，顯然，故能量傳播的速度。對于空氣媒質(zhì)，，根據(jù)相對論，任何物質(zhì)的運動速度都不能超過光速，所以，群速這一體現(xiàn)電磁波物質(zhì)特性，表征電磁波能量傳播快慢的物理量的確小于光速。

4 何謂波導的色散特性？波導為什么存在色散特性？

答：波導中波的相速和群速都是頻率（活波長）的函數(shù)。這種相速隨頻率的變化而改變的特性稱為波的色散特性。因此，波導中傳輸?shù)膶胁▽儆谏⑿筒ā?/SPAN>

波導中電磁波產(chǎn)生色散的原因是由波導系統(tǒng)本身的特性所導致的，即波導傳輸結(jié)構(gòu)特定的邊界條件使得波導內(nèi)只能傳輸這種相速與頻率有關(guān)的導行波。

5 矩形波導中波型指數(shù)m和n的物理意義如何？矩形波導中波型的場結(jié)構(gòu)的規(guī)律怎樣？

答：m，n表征不同的導行波型的電磁場結(jié)構(gòu)模式。m代表沿x方向場量變化的半駐波數(shù);n表示沿y方向場量變化的半駐波數(shù)。根據(jù)m，n與和的關(guān)系可知：對于TM波，由于，所以m，n都不能同時為零，故沒有TM ，TM ，TM 場型;對于TE波，由于，所以m，n都不能同時為零，即沒有TE 場型。并且由于m，n代表的是沿x和y方向的半駐波個數(shù)，所以很容易由基本場結(jié)構(gòu)“小巢”TE ，TE ，TE ，TM 構(gòu)造出其它場型的場結(jié)構(gòu)，只不過是沿x或y方向增加若干個TE ，TE ，TE ，TM 的“小巢”而已。