規則波導是無限長均勻直波導，即橫截面幾何形狀和尺寸、壁結構及媒質分布在軸線方向均不改變的波導。又稱均勻波導。
基本介紹
- 中文名：規則波導
- 外文名：regular waveguide
波導簡介,1.1定義,1.2基本特徵,定義及種類,特點,
波導簡介
1.1定義
波導（WAVEGUIDE），用來定向引導電磁波的結構。常見的波導結構主要有平行雙導線、同軸線、平行平板波導、矩形波導、圓波導、微帶線、平板介質光波導和光纖。從引導電磁波的角度看，它們都可分為內部區域和外部區域，電磁波被限制在內部區域傳播（要求在波導橫截面內滿足橫向諧振原理）。
通常，波導專指各種形狀的空心金屬波導管和表面波波導，前者將被傳輸的電磁波完全限制在金屬管內，又稱封閉波導；後者將引導的電磁波約束在波導結構的周圍，又稱開波導。當無線電波頻率提高到3000兆赫至300吉赫的厘米波波段和毫米波波段時，同軸線的使用受到限制而採用金屬波導管或其他導波裝置。波導管的優點是導體損耗和介質損耗小；功率容量大；沒有輻射損耗；結構簡單，易於製造。波導管內的電磁場可由麥克斯韋方程組結合波導的邊界條件求解，與普通傳輸線不同，波導管里不能傳輸TEM模，電磁波在傳播中存在嚴重的色散現象，色散現象說明電磁波的傳播速度與頻率有關。表面波波導的特徵是在邊界外有電磁場存在。其傳播模式為表面波。在毫米波與亞毫米波波段，因金屬波導管的尺寸太小而使損耗加大和製造困難。這時使用表面波波導，除具有良好傳輸性外，主要優點是結構簡單，製作容易，可具有積體電路需要的平面結構。表面波波導的主要形式有：介質線、介質鏡像線、H-波導和鏡像凹波導。
1.2基本特徵
電磁波在波導中的傳播受到波導內壁的限制和反射。波導管壁的導電率很高（一般用銅、鋁等金屬製成，有時內壁鍍有銀或金），通常可假定波導壁是理想導體，波導管內的電磁場分布可由麥克斯韋方程組結合波導的邊界條件來求解。波導管內不能傳輸TEM波，電磁波在波導中的傳播存在著嚴重的色散現象。波導中可能存在無限多種電磁場的結構或分布，每一種電磁場的分布稱為一種波型（模式），每一種波型都有對應的截止波長和不同的相速。橫截面均勻的空心波導稱為均勻波導，均勻波導中電磁波的波型可分為電波（TE模）和磁波（TM模）兩大類。
定義及種類
規則波導[1]是無限長均勻直波導，即橫截面幾何形狀和尺寸、壁結構及媒質分布在軸線方向均不改變的波導，見圖。又稱均勻波導。
根據其橫截面形狀不同有矩形波導、圓形波導、脊形波導、橢圓波導、三角形波導等。前兩種套用最多。
圖1 規則波導及其坐標系特點
①規則波導中的電磁場[2]在橫截面上的分布是一種駐波狀態，而沿波導軸（z向）的分布是一種行波狀態，也就是說，規則波導中的電磁場對橫截面坐標和縱向坐標有著單獨的依賴關係，即可表示成
因此，規則波導中的電磁場問題可分作兩部分來研究，即研究波導橫截面上場的結構或圖形（橫向問題）和研究這種場結構滑波導軸向傳輸的基本特性（縱向問題）。
②規則波導中電磁波傳播的模式可分成TE模和TM模，它們又包括無窮多個結構不同的波型，構成規則波導的正交完備模系。③規則波導中的電磁場問題可以化為縱向場標量亥姆霍茲方程的求解來處理。
