電磁波導

在電磁學和通信工程中，波導這個詞可以指在它的端點間傳遞電磁波的任何線性結構。但最初^[1]和最常見^[1]的意思是指用來傳輸無線電波的空心金屬管。這種波導主要用作微波頻率的傳輸線，在微波爐、雷達、通訊衛星和微波無線電鏈路設備中用來將微波發送器和接收機與它們的天線連接起來。

介質波導採用固體介質杆而不是空心管。光導纖維是在光頻率工作下的介質波導。微帶（英語：microstrip）、共面波導、帶狀線（英語：stripline）或同軸電纜等傳輸線也可以認為是波導。

金屬管波導中的電磁波可以想像為沿Z字形路徑在波導中行進，在波導的壁之間來回反射。對於矩形波導的特殊情況，可以立足於這種觀點的精確分析。在介質波導中的傳播也可以同樣的方式看待，波被電介質表面的全內反射限制在電介質的內部。一些結構，如無輻射介質波導和高保線（英語：Goubau line），使用金屬壁和電介質表面來限制波。

歷史

1893年J.J.湯姆生第一個提出波導的概念。1894年O.J.洛奇第一個用實驗證明了波導。1897年羅德·瑞立第一個完成了在空心金屬圓柱形波導中傳播模式的數學分析。(McLachan, 1947.)

操作原理

對波導的分析需要通過求解麥克斯韋方程組，或其推導形式，即電磁波動方程式，再加上由材料及其界面性質所決定的邊界條件。這組方程式有多個解。每個解也叫做一個模，也就是本徵方程組。因此每個模的特性由其本徵值決定，而本徵值與波在波導中軸傳播速度有關。波導傳播的模取決於波長，偏振（極化），及波導的形狀與大小。在空心金屬波導中，對於矩形波導，基本模是transverse electric（橫電波） TE_1,0模；對於圓形波導，基本模是TE_1,1。

矩形空心金屬波導TE_1,0模.
圓形空心金屬波導TE_1,1模.

空心金屬波導

傳輸線

微波電路中用以傳輸信號的材料。

電介質波導

參看

外部連結

Waveguides in particle accelerators incorporating Klystons （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）

參考資料

This article is based in part on material from Federal Standard 1037C and from MIL-STD-188, and ATIS

J. J. Thomson, Recent Researches (1893).
O. J. Lodge, Proc. Roy. Inst. 14, p. 321 (1894).
Lord Rayleigh, Phil. Mag. 43, p. 125 (1897).
N. W. McLachlan, Theory and Applications of Mathieu Functions, p. 8 (1947) (reprinted by Dover: New York, 1964).

[1]
Institute of Electrical and Electronics Engineers, 「The IEEE standard dictionary of electrical and electronics terms」; 6th ed. New York, N.Y., Institute of Electrical and Electronics Engineers, c1997. IEEE Std 100-1996. ISBN 1-55937-833-6 [ed. Standards Coordinating Committee 10, Terms and Definitions; Jane Radatz, (chair)]

[IEEEdict1997-1] [1]
Institute of Electrical and Electronics Engineers, 「The IEEE standard dictionary of electrical and electronics terms」; 6th ed. New York, N.Y., Institute of Electrical and Electronics Engineers, c1997. IEEE Std 100-1996. ISBN 1-55937-833-6 [ed. Standards Coordinating Committee 10, Terms and Definitions; Jane Radatz, (chair)]

[1]