[科普中国]-圆波导

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。1

圆波导特点圆波导具有损耗较小和双极化的特性，常用于天线馈线中，也可作较远距离的传输线，并广泛用作微博谐振腔。

圆波导的分析方法圆波导的分析方法与矩形波导相似。首先求解纵向场分量Ez（Hz）的波动方程，求出纵向场的通解，并根据边界条件求出它的特解；然后利用横向场与纵向场的关系式，求得所有场分量的表达式；最后根据表达式讨论它的截止特性、传输特性和场结构。由于波导截面为圆形，故采用圆柱坐标系来分析较为方便。

圆波导的传播特性圆波导各模式截至波长分布图如图所示。

当波导半径a一定时，各模式的排列顺序保持不变。圆波导存在多种传播模式，主模是TE11模，其单模工作区为2.6127a