电磁基本理论
1.何谓微波?微波有何特点？
微波指频率在300MHz到300GHz、对应波长为1m到1mm之间的交流信号。
一些频段大体分配
| 波段 | |
|---|---|
| l波段 | 1-2GHz |
| S波段 | 2-4GHz |
| C波段 | 4-8GHz |
| X波段 | 8-12GHz |
| Ku波段 | 12-18GHz |
| K波段 | 18-26GHz |
| Ka波段 | 26-40GHz |
微波特点
- 天线的增益与天线的尺寸成比例。在较高频率下，给定的天线尺寸可能得到较高的增益，有利于天线的小型化。
- 在较高的频率下可以实现更大的带宽。
- 各种分子、原子的谐振都发生在微波频率下，这使得微波在基础科学领域、遥感、医学诊断等方面有独特的研究。
2.麦克斯韦方程
第一方程：不仅传导电流可以产生磁场，位移电流（变化的电场）也可以产生磁场。故时变电流（真实电流）和时变电场（位移电流）都是时变磁场的源
第二方程：变化的磁场可以产生电场，即变化的磁场是时变电场的涡旋源
第三方程：磁场是无源场，磁力线是闭合曲线
第四方程：时变电场是有源场
本构方程
边界条件
H的边界条件
E的边界条件
B的边界条件
D的边界条件
3.导行波
导行波：沿导行系统定向传播的电磁波。传输系统中的模式（简称模）又称为波型（简称波），它是指能够在传输系统中单独存在的电磁场结构或分布。
其特点为：
- 在导行系统横截面上电场是驻波，且完全确定。（与位置和频率无关）
- 导模是离散的，对于确定的f有唯一的传波常数。
- 相互正交、独立、无耦合
分类：TEM模、TE模、TM模和混合模
TEM模
TEM模的电场和磁场均满足二维拉普拉斯方程。由于二维静电场和恒定电流产生的磁场也满足同样的方程。因此TEM模的电磁场在传输系统横截面上的分布与边界条件相同的二维静态场一致（但场与变量t,z的关系不同，对于TEM模t,z依赖于exp(j(ωt-βz))，而静态场与t,z无关）。
因此可根据这一特点，判断具体的传输系统能否传输TEM模。例如：空心金属波导，因其横截面内无法建立起静态场（导体表面上存在异性电荷时不可能是静态的），所以空心波导不存在TEM模
无耗传输的TEM模的相速、波导的波长和波阻抗与充满理想媒质的无界空间中平面波的速度、波长和本征阻抗完全相同。而且ω与β呈线性关系，因此无耗传输的TEM模称为非色散模
TE、TM模
TE、TM模为色散波