矩形波導能做成正方形嗎,為什麼?

時間 2021-06-03 12:52:54

1樓:杜衡荷屋

理論上可以。沒問題。

實踐上,一般不這麼做。一般實踐上做成a略大於2b的。

為什麼呢?

因為一般來說,波導需要保證單模傳輸。多模傳輸的壞處是訊號會在波導中分離成數個不同的傳輸模,他們的波速不一樣。到達接收端後這些延遲不同的訊號相互疊加干擾,不好。

對於橫模HEm0,m=1,2,3...。傳輸截止條件是,x方向波長是整數個2a(x方向剛好諧振)。此時f=m*c/(2a)。

其中HE10是基模,在x方向是半波長。這是最低階模。那麼單模傳輸的可用頻帶範圍為HE10到HE20的截止頻率之間,即c/(2a)到2c/(2a)之間,很寬,可用頻寬等於最低模的截止頻率。

y方向也是如此。那麼把b做成略小於a/2,就可以讓y方向截止頻率高於2c/(2a)。也即可以實現整個c/(2a)到2c/(2a)之間都是可用的,不會受到y方向諧振的影響。

原因是bb若大於a/2,則y方向的第乙個模必然出現在2c/(2a)之下,這會減少可用頻頻寬度。所以大家都不這麼做。

最不好的情況是a,b接近。這時TE01和TE10的截止頻率差不多,接近簡併。此時一旦激發波導,一般就必然是兩個模一起傳遞。基本無法做到單模傳輸。

2樓:ZaeroX Chang

1.先說結論,理論上能。

2.再說為什麼沒人這麼做:

矩形波導(a>b)的主模為模式,其截止波長為。空心金屬波導除可傳輸功率密度較大這一優勢外,更主要的優勢在於可以利用模式衰減實現單模傳輸以提高訊雜比。因此做成寬、窄壁不同的結構有利於實現單模傳輸。

正方形截面結構會引入偏振簡併,參考圓波導主模。以上。

3樓:魚頭好吃魚尾好吃

問矩形波導正面可否正方形。我認為至少是學過電磁場和電磁波的。我畢業多年,很多公式扔的差不多了。剛才簡單網上查了查,稍微喚回一些記憶。勉強作答一下吧。

這個當然是可以的。實際上市場上很多的耦合器,就有使用截面正方形的波導。

先來看看課本上怎麼分析矩形波導的。

這圖假設電場垂直長邊,磁場垂直短邊。假定這時候是視為TEW,對應的另乙個電池垂直短邊的情況,則可以視為TMW。

雖然書上會說一般假設a>b。這是為了簡化情況罷了。b>a無非是公式多算一遍,沒啥新鮮東西出來。

如果a=b。無非是TEW和TMW的計算結果相同。相當於簡化了問題罷了。

但是為何工程實際中,不乾脆全部正方形呢?我認為主要是損耗和降低工程難度。

一般課本上說波導,會假設這是理想導體。其實我們都知道,這不是理想導體。

我這裡不妨把波導的截面畫一下,定性的說一下非理想導體的問題。這裡我用紅色表示電場,藍色表示磁場。下圖是傳播方向側剖面。

1、請看左側,一般來說,波導的計算是不考慮邊界突變的問題的。多半視為長短邊都遠大於波長。實際上工程要省錢,尺寸要小,邊緣的損耗是不可以忽略的。

加大電場垂直方向的邊長,可以減少電場在水平面上的損耗。更多的電場垂直長邊反射,從而減少邊緣損耗。為何希望電場垂直反射面?

你不妨繼續看書或者問問老師,在常見的非理想導體波導(比如銀或者銅),電磁波垂直極化和水平極化入射,反射係數和損耗情況。

2、看右上角。這時候是電場彎曲了,這時候是不能計算的,但也是損耗。同樣道理,加大長邊,可以減少這部分的損耗和意料之外的筑波。

3、a明顯大於b的情況下,會讓我們可以專注縱波(或者橫波,這個取決於你怎麼設定)去計算和調測。這在工程設計上很重要。也許我們理論計算是很好的波導,但實際工藝在精度、材料純淨程度、鍍膜平整度上無法做到那麼好。

用a明顯大於b的設計,能減少我們調整裝置設計和磨具的難度。

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