圓波導

波導的一種，是波導的截面為圓形的柱形波導。圓波導所具有的一般性質與矩形波導相似。

基本介紹

• 中文名：圓波導
• 外文名：Round waveguide
• 套用學科：物理
• 套用領域：電磁場與電磁波
• 套用波長：毫米波及更短波長

導波與導波系統

凡是能夠引導電磁波定向傳輸的的裝置統稱為導波系統，被引導定向傳輸的電磁波稱為導行電磁波，簡稱波導。

導波系統又稱為傳輸線，在一個實際的射頻、微波系統里，傳輸線是最基本的構成，它不僅起到連線信號的作用，而且傳輸線本身也可以構成某些元件，如電容、電感、變壓器、諧振電路、濾波器、天線等。在導波系統中，設傳輸方向沿z軸方向，傳輸的電磁波可以根據電場E和磁場H的縱向分量Ez和Hz的存在與否分為三類：1）如果Ez=0，Hz=0，則E、H完全在橫截面內，這種波稱為橫電磁波，簡記為TEM波，這種波型不能用縱向場法求解；如果Ez≠0，Hz=0，則在傳播方向只有電場分量，磁場只在橫截面內，成為橫磁波或者電波，簡記為TM波或者E波；如果Ez=0，Hz≠0，則在傳播方向只有磁場分量，電場只在橫截面內，成為橫電波或者磁波，簡記為TE波或者H波。

圓波導特點

圓波導具有損耗較小和雙極化的特性，常用於天線饋線中，也可作較遠距離的傳輸線，並廣泛用作微波諧振腔。

圓波導的分析方法

圓波導的分析方法與矩形波導相似。首先求解縱向場分量Ez（Hz）的波動方程，求出縱向場的通解，並根據邊界條件求出它的特解；然後利用橫向場與縱向場的關係式，求得所有場分量的表達式；最後根據表達式討論它的截止特性、傳輸特性和場結構。由於波導截面為圓形，故採用圓柱坐標系來分析較為方便。

圓波導的傳播特性

圓波導各模式截至波長分布圖如圖所示。

當波導半徑a一定時，各模式的排列順序保持不變。圓波導存在多種傳播模式，主模是TE11模，其單模工作區為2.6127a<λ<3.4126a，故一般波導半逕取a=λ/3。

圓波導有兩種簡併模，一種是E-H簡併，另一種是極化簡併。E-H簡併就是截至波長相同的E波和H博得簡併；對於同一TM模和TE模，在m≠0時都有兩個場結構，他們與sinmΦ和cosmΦ對應，並且相互獨立，稱為極化簡併。極化簡併是圓波導中特有的現象，可用於製作極化分離器、極化衰減器等。