矩形波导

更新时间:2024-07-06 13:37

通常由金属材料(铜、铝等)制成的,矩形截面的、内部填充空气介质的规则金属波导称之为矩形波导。

导波与导波系统

凡是能够引导电磁波定向传输的的装置统称为导波系统,被引导定向传输的电磁波称为导行电磁波,简称波导。

导波系统又称为传输线,在一个实际的射频、微波系统里,传输线是最基本的构成,它不仅起到连接信号的作用,而且传输线本身也可以构成某些元件,如电容、电感、变压器、谐振电路、滤波器、天线等。在导波系统中,设传输方向沿z轴方向,传输的电磁波可以根据电场E和磁场H的纵向分量Ez和Hz的存在与否分为三类:1)如果Ez=0,Hz=0,则E、H完全在横截面内,这种波称为横电磁波,简记为TEM波,这种波型不能用纵向场法求解;如果Ez≠0,Hz=0,则在传播方向只有电场分量,磁场只在横截面内,成为横磁波或者电波,简记为TM波或者E波;如果Ez=0,Hz≠0,则在传播方向只有磁场分量,电场只在横截面内,成为横电波或者磁波,简记为TE波或者H波。

矩形导波

矩形导波是采用金属管传输电磁波的重要导波装置,其管壁通常为铜、铝或者其他金属材料,其特点是结构简单、机械强度大。波导内没有内导体,损耗低、功率容量大,电磁能量在波导管内部空间被引导传播,可以防止对外的电磁波泄露。

矩形导波只能传输TE波或TM波。

矩形导波的传输模式

矩形导波有简并模、主模和单模传输。

矩形导波中可以出现各种TM模和TE模,以及他们的线性组合。当工作波长小于各种模式的截止波长,或者工作频率大于各种模式的截止频率时,这些模式都是传输模,因而波导可以形成多模传输。

矩形导波的截止频率为

截止频率不仅与波型和波导尺寸有关,还与波导中所填充的介质有关。

矩形导波的传输特点

若使电磁波能够在波导中传输,必须f>fc,或者λ<λc,由此可以得到波导中传输各种模式电磁波的传播特性参数。

TM波和TE波的传播速度随频率变化,表现出色散特性。

在波导中存在多模传输的情况下,如果模式之间相互正交,则它们之间没有能量交换,各个模式的衰减常数可单独计算。如果模式不正交,相互之间有能量耦合,就不能单独直接计算。对每个模式而言,除了导体、介质损耗外,还有模式转换损耗。总之,影响导波衰减的因素有:波导材料的电导率、工作频率、波导内壁的光滑度、波导的尺寸、填充媒质的损耗、工作模式等等。

特点

1.矩形波导不能传播TEM波,只能传播TE波或TM波。

2.一般来说(a>b)矩形波导的主模为TE10模。

3.矩形波导的截止波长为2a。

4.单模传输条件是波长大于2b且波长小于2a大于a。

5.矩形波导功率容量较大,衰减较小。

参数和型号

国标型号| 国际标型号| 频率范围/GHz | 截面尺寸(宽)(高)/mm

BJ12 | WR770 | 0.96~1.46| 195.6 97.8

BJ14 | WR650 | 1.13~1.73 | 165.1 82.55

BJ18 | WR510 | 1.45~2.20 | 129.54 64.77

BJ22 | WR430 | 1.72~2.61 | 109.22 54.61

BJ26 | WR340 | 2.17~3.30 | 86.36 43.18

BJ32 | WR284 | 2.60~3.95 | 72.14 34.04

BJ40 | WR229 | 3.22~4.90 | 58.17 29.08

BJ48 | WR187 | 3.94~5.99 | 47.549 22.149

BJ58 | WR159 | 4.64~7.05 | 40.386 20.193

BJ70 | WR137 | 5.38~8.17 | 34.849 15.799

BJ84 | WR112 | 6.57~9.99 | 28.499 12.624

BJ100 | WR90 | 8.20~12.5 | 22.86 10.16

BJ120 | WR75 | 9.84~15.0 | 19.05 9.525

BJ140 | WR62 | 11.9~18.0 | 15.799 7.899

BJ180 | WR51 | 14.5~22.0 | 12.954 6.477

BJ220 | WR42 | 17.6~26.7 | 10.668 4.318

BJ260 | WR34 | 21.7~33.0 | 8.636 4.318

BJ320 | WR28 | 26.3~40.0 | 7.112 3.556

BJ400 | WR22 | 32.9~50.1 | 5.69 2.845

BJ500 | WR18 | 39.2~59.6 | 4.775 2.388

BJ620 | WR14 | 49.8~75.8 | 3.759 1.88

BJ740 | WR12 | 60.5~91.9 | 3.0988 1.5494

BJ900 | WR10 | 73.8~112 | 2.54 1.27

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