实验一?/p>
矩形波导
TE10
的仿真设计与电磁场分?/p>
班级?/p>
学号?/p>
姓名?/p>
报告日期?/p>
2012.6.29
一?/p>
实验目的?/p>
1.
熟悉
HFSS
软件的使用;
2.
掌握导波场分析和求解方法,矩形波?/p>
TE
10
基本设计方法?/p>
3.
利用
HFSS
软件进行电磁场分析,掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点?/p>
二?/p>
实验原理(略?/p>
2.1
基本导波理论
对由均匀填充介质的金属波导管建立如图
1
所示坐标系
,
?/p>
z
轴与波导的轴线相重合?/p>
由于波导的边界和尺寸沿轴向不?/p>
,
故称为规则金属波导?/p>
?/p>
1
矩形波导结构
本节采用直角坐标系来分析
,
并假设波导是无限长的
,
且波是沿着
z
方向无衰减地传输
,
由电
磁场理论
,
对无源自由空间电?/p>
E
和磁?/p>
H
满足以下矢量亥姆霍茨方程
:
0
0
(
,
)
(
,
)
j
z
j
z
E
E
x
y
e
H
H
x
y
e
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
1
式中
β
为波导轴向的波数
,E
0
(x,y)
?/p>
H
0
(x,y)
分别为电场和磁场的复振幅
,
它仅是坐?/p>
x
?/p>
y
的函数。以电场为例子,将上式代入亥姆霍兹方?/p>
2
2
0
E
k
E
?/p>
?/p>
?/p>
,
并在直角坐标内展开
,
即有由麦克斯韦方程组的两个旋度式
,
可以得到场的横向分量和纵向分量的关系式:
2
2
2
2
(
)
(
)
2
(
)
(
)
z
z
x
c
z
z
y
c
z
z
x
c
z
z
y
c
H
E
j
E
k
y
x
H
E
j
E
k
x
y
H
E
j
H
k
x
y
H
E
j
H
k
y
x
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?
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?
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?
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?
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?
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?
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?
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?
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?/p>
?
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?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
k
c
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
,
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
z
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
,
?
2
2
2
c
x
y
k
k
k
?/p>
?/p>
?/p>
k
为自由空间中同频率的电磁波的波数?/p>
根据两个纵向场分?/p>
Ez
?/p>
Hz
的存在与否,
对波导中的电磁波进行分类?/p>
可将波导中的?/p>
磁波分成三类?/p>