波型

更新时间:2022-08-25 17:12

波型,通信术语,是指按电磁波电场及磁场的分布方向而划分的电磁波类型。可根据传播方向上是否存在电场分量,分为横磁波、横电波、横电磁波,又可按其电磁场在横截面上的分布情况而细分成各个更具体的波型。

定义

指按电磁波电场及磁场的分布方向而划分的电磁波类型。

如横电波、横磁波和横电磁波。横电波和横磁波中,又可按其电磁场在横截面上的分布情况而细分成各个更具体的波型。

横电波

在电磁波的传播方向上不存在电场分量,但存在磁场分量,称这种电磁波为横电波,简称TE波。垂直极化波斜入射到理想导体表面时合成波为横电波。

电磁波传播是在满足以下假设的条件下传播的:

(1)波导的横截面形状和媒质特性沿轴线z不变化,即具有轴向均匀性,则导行波的电场和磁场分布只与坐标x、y有关,与坐标z无关。

(2)金属波导为理想导体,波导内填充均匀、线性、各向同性的理想介质

(3)波导内没有激励源存在。

(4)电磁波沿z轴传播,且场随时间作正弦变化。

当导行电磁波满足以上四个条件时,导行电磁波在均匀导波系统中传播时,在传播方向上没有电场分量,即EZ=0的电磁波为横电波(TE波)。

横磁波

在电磁波的传播方向上不存在磁场分量或者说磁场的振动方向垂直于波的传播方向,但存在电场分量,称这种电磁波为横磁波,简称TM波。平行极化波斜入射到理想导体表面时合成波为横磁波。横磁波(TM波)是属于导行电磁波的一种,和横电波(TE波)相对应。

导行电磁波传播是在满足以下假设的条件下传播的:

(1)波导的横截面形状和媒质特性沿轴线z不变化,即具有轴向均匀性,则导行波的电场和磁场分布只与坐标x、y有关,与坐标z无关。

(2)金属波导为理想导体,波导内填充均匀、线性、各向同性的理想介质。

(3)波导内没有激励源存在。

(4)电磁波沿波导纵向z轴传播,且场随时间作正弦变化。

当导行电磁波满足以上四个条件时,导行电磁波在均匀导波系统中传播时,在传播方向上没有磁场分量,即HZ=0的电磁波为横磁波(TM波)。

横电磁波

横电磁波是指电场和磁场沿传播方向的纵分量都为零而只有横向分量的电磁波,常写为TEM波,它在无限大媒质、双线传输线、同站线和带状线中传输,它是一种非色散波,其传输特性与频率无关。

TEM波(Transverse Electric and Magnetic Field)是指电磁波的电场和磁场都在垂直于传播方向的平面上的一种电磁波。TE波指电矢量与入射面垂直,或者说传播方向上没有电矢量(横电波)。TM波是指磁矢量与入射面垂直(横磁波)。TEM波指电矢量和磁矢量都与传播方向垂直。

合成形式

任何光都可以由这三种波的合成形式表示出来。

1、TEM波:在传播方向上没有电场和磁场分量,称为横电磁波。若激光在谐振腔中的传播方向为z方向,那么激光的电场和磁场将没有z方向的分量!实际的激光模式是准TEM模,即允许Ez、Hz分量的存在,但它们必须<<横向分量,因为较大的Ez意味着波矢方向偏离光轴较大,容易溢出腔外,所以损耗大,难于形成振荡。

2、TE波(即是物光里的s波):在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。在平面光波导(封闭腔结构)中,电磁场分量有Ey, Hx, Hz,传播方向为z方向。

3、TM波(即是物光里的p波):在传播方向上无磁场分量而有电场分量,称为横磁波。在平面光波导(封闭腔结构)中,电磁场分量有Hy, Ex, Ez,传播方向为z方向。

准TEM波:微带线是部分填充介质的双导体传输线,线上传输的主模是准TEM模。准TEM模的纵向场分量并不等于零,这是因为微带线除介质与导体的边界之外,还有不同介质的边界,微带线传输波形必须同时满足两类边界条件。分析表明,为了满足两类边界条件,纵向场分量Ez、Hz不等于零,微带线传输的是电波与磁波的混合波。但是,但微带线传输的频率较低时,混合波的纵向场分量很小,这时的传输波型近似为TEM模,这就是称为准TEM波的原因。

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