波导的一种,是波导的截面为圆形的柱形波导。圆波导所具有的一般性质与
矩形波导相似。
凡是能够引导电磁波定向传输的的装置统称为导波系统,被引导定向传输的电磁波称为
导行电磁波,简称波导。
导波系统又称为传输线,在一个实际的射频、微波系统里,传输线是最基本的构成,它不仅起到连接信号的作用,而且传输线本身也可以构成某些元件,如电容、电感、变压器、谐振电路、滤波器、天线等。在导波系统中,设传输方向沿z轴方向,传输的电磁波可以根据电场E和磁场H的纵向分量Ez和Hz的存在与否分为三类:1)如果Ez=0,Hz=0,则E、H完全在横截面内,这种波称为横电磁波,简记为TEM波,这种波型不能用纵向场法求解;如果Ez≠0,Hz=0,则在传播方向只有电场分量,磁场只在横截面内,成为横磁波或者电波,简记为TM波或者E波;如果Ez=0,Hz≠0,则在传播方向只有磁场分量,电场只在横截面内,成为横电波或者磁波,简记为TE波或者H波。
圆波导的分析方法与矩形波导相似。首先求解纵向场分量Ez(Hz)的波动方程,求出纵向场的通解,并根据边界条件求出它的特解;然后利用横向场与纵向场的关系式,求得所有场分量的表达式;最后根据表达式讨论它的截止特性、传输特性和场结构。由于波导截面为圆形,故采用圆柱坐标系来分析较为方便。
当波导半径a一定时,各模式的排列顺序保持不变。圆波导存在多种传播模式,主模是TE11模,其单模工作区为2.6127a<λ<3.4126a,故一般波导半径取a=λ/3。
圆波导有两种简并模,一种是E-H简并,另一种是极化简并。E-H简并就是截止波长相同的E波和H波的简并;对于同一TM模和TE模,在m≠0时都有两个场结构,他们与sinmΦ和cosmΦ对应,并且相互独立,称为极化简并。极化简并是圆波导中特有的现象,可用于制作
极化分离器、极化衰减器等。