内容发布更新时间 : 2024/12/23 22:07:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
2-1 波导为什么不能传输TEM波？
答：一个波导系统若能传输TEM波型，则在该系统中必须能够存在静电荷静电核或恒定电流，而在单导体所构成的空心金属波导馆内，不可能存在静电荷或恒定电流，因此也不可能传输TEM波型。
2-2 什么叫波型？有哪几种波型？
答：波型是指每一种能够单独地在规则波导中存在的电磁场的一种分布状态。 根据场的横向分量与纵向分量之间的关系式划分波型，主要有三种：
TEM波（Ez?0，Hz?0），TE波(Ez?0,Hz?0),TM波（Ez?0，Hz?0） 2-3 何谓TEM波，TE波和TM波？其波阻抗和自由空间波阻抗有什么关系？
答：Ez?0，Hz?0的为TEM波；Ez?0,Hz?0为TE波；Ez?0，Hz?0为TM波。 TE波阻抗： ZTE?Exwu??Hy??1?(?2)?c??
TM波阻抗： ZTM?Ex?????1?()2?? Hyw??c其中?为TEM波在无限答煤质中的波阻抗。 2-4 试将关系式
1?Hz?Hz?Hy(?j?Hy)。 ??jw?Ex，推导为Ex?jw??y?y?z?j?z解：由Hy的场分量关系式Hy?H0e（H0与z无关）得：
?Hy?z??j?Hy
?Hz?Hy利用关系式??jw?Ex可推出：
?y?zEx?1?Hz?Hy1?Hz(?)?(?j?Hy) jw??y?zjw??y2-5 波导的传输特性是指哪些参量？
答：传输特性是指传输条件、传播常数、传播速度、波导波长、波形阻抗、传输功率以及损耗和衰减等。
2-6 何为波导的截止波长?c？当工作波长?大于或小于?c时，波导内的电磁波的特性有何
不同？
答： 当波沿Z轴不能传播时呈截止状态，处于此状态时的波长叫截止波长，定义为?c?当工作波长大于截止波长时，波数k?kc，此时电磁波不能在波导中传播； 当工作波长小于截止波长时，波数k?kc，此时电磁波能在波导内传播；
2-7 矩形波导中的截止波长?c和波导波长?g，相速度?p和群速度?g有什么区别和联系？它们与哪些因素有关？ 答：波导波长为?g?2?； kc2????1?(?2)?c??，?c为截止波长
群速为?g?c1?(c/ur?r?2)?c，相速为?p?，且?p??g?c2，与c，工作波长?，?c?1?()2?c截止波长?c有关。
2-8 在矩形波导中不存在TMm0和TM0n这两种波型，为什么？ 答：根据TM波的特点Ez?0，Hz?0，由TM波的场分量表达式可知
TMmn在m=0或n=0时，Ez?0，不符合TM波的特点。
2-9 在空气填充的矩形波导(a?b)中，要求只传输TE10波型，其条件是什么？若波导尺寸不变，而填充?r?1，?r?1的介质，只传输TE10波型的条件又是什么？
解： 由于TE10的截止波长?C?2a，而TE20的截止波长为a，TE01的截止波长为2b。若要保证单模传输TE10，则由传输条件???C，TE20与TE01均被截止，故有
a
同时 ?>2b b<若波导中全填充?r?1?2
，??1的介质，则波长变为?r?r?r，因此单模传输条件变为
a
??>2b b< ?r2?r2-10 一空气填充的矩形波导，要求只传输TE10波型，信号的工作频率为10GHz ，试确定波导的尺寸，并求出?g、?p和?g。
11解：工作频率为f?10GHz ，空气填充，速度??3?10mm/s，因此工作波长
3?1011????30mm， 9f10?10?根据矩形波导单模传输的条件，波导的尺寸由下式确定 即
?2?a??， b
15 故可选用BJ-100， 其模横截面尺寸为 a?b=22.86mm?10.16mm 选定尺寸后，计算?g、?p和?g ?g?????1????2a?2?39.75mm ?p?????1????2a?2?3.975?1011mm/s ????g??1????2.264?1011mm/s ?2a?2-11 空气填充的矩形波导BJ-100，其尺寸为 a?b=22.86mm?10.16mm，工作波长 2??18mm，问波导内可能存在几种波型。若波导的横截尺寸变为 a?b=72.14mm?30.4mm，情况又怎样？ 解：利用矩形波导的截止波长的计算公式，计算各种波型的截止波长；然后由传输条件 ???C来判断波导中可能存在的波型。 ?c?2?m??n???????a??b?22 TE10 ?c?2a?2?22.86?45.72mm TE20 ?c?a?22.86mm TE30 ?c?2a?15.24mm 3TE01 ?c?2b?2?10.16?20.32mm TE02 ?c?b?10.16mm TE11?218.567mm ? ?c?22TM11??1??1???????a??b?TE21?2 ??15.187mm ? c22TM21??2??1???????a??b?所以可能存在的模式有：TE10，TE20，TE01，TE11和TM11。 当尺寸为 a?b=72.14mm?30.4mm时，各波型的截止波长为 TE10 ?c?2a?144.28mm TE c ??a20 ?2aa?48.09mm TE40 ? c ??322aaTE50 ?c??28.856mm TE60 ? c ??532aa?20.611mm TE80 ? c ?? TE70 ?c?74TE30 ?c? 4mm72.136.0 7mm24.0 6mm18.03 5mmTE01 ?c?2b?60.8mm TE02 ?c?b?30.4mm TE03 ?c?2bb?20.26mm TE04 ? c ??3215.2 mmTE11?TE21?? ?c?56.03mm ? ?c?46.49mm TM11?TM21?TE32?TE12? ??25.697mm ?c? ?c?29.75mm TM32?TM12?TE22?TE23? ??28.014mm ?c? ?c?19.51mm TM22?TM23?TE33?? ?c?18.676mm TM33?所以可能存在的模式有： TE10,TE20...TE70,TE80，TE01，TE02，TE03，TE11， TM11TE21, TM21，TE12, TM12，TE32, TM32TE22, TM22，TE23, TM23，TE33, TM33 2-12 在空气填充的矩形波导内，测得相邻两波节点之间的距离为22mm，求?g。 解：因为在波导中相邻两波节之间的距离为 ?g，所以得到 2?g?2?22mm?44mm 2-13矩形波导BJ-100，其横截面尺寸为a?b?22.86mm?10.16mm，在波导中传输TE10波，工作波长??3cm，试求截止波长?c、相速?p、群速?g、传输功率P和波型阻抗ZTE10。 解： TE10波的截止波长 ?c?2a?2?22.86mm?45.72mm TE10波长的相速度 ?p??0???1????2a?2?3.976?1011mm/s(?0?3?1011mm/s) TE10波的波导波长 ?g?????1????2a?2?39.76mm ab??1TE10波的传输功率 P=2Re?????Ey?Hx?dxdy? ?00?而TE10的Ey与Hx为 Ey??j??H0sin(x)e?j?z Hx?jH0sin(x)e?j?z KcaKca???ab???2a3b?故 P=?2H0????H(K?) 0c24Kc4?a