图3-5 方、圆波导变换器
3.2 波导传输线的常用分析方法及一般特性
• 在双线传输线理论中所讨论的是沿双线传输线
传输的TEM波，而在金属波导中是不存在TEM
波的。这是因为若金属波导管中存在TEM波，
那么磁力线应在横截面上，而磁力线应是闭合
的。根据右手螺旋规则，必有电场的纵向分量
Ez，即位移电流
Ez
t
支持磁场。若沿此闭合
磁力回线对H做线积分，积分后应等于轴向电
流（即 Hd i(z) 移位电流）。但是，在空心
波导管中根本无法形成轴向电流。因此波导管
内不可能存在TEM波。
3.2.1 波导传输线的常用分析方法
• 对波导传输线常用分析方法研究，不仅适用于金属波 导也适用介质波导。波导是引导电磁波沿一定方向传 输的系统，故又称导波系统。研究波导中导行电磁波 场的分布规律和传播规律，实质上就是求解满足波导 内壁边界条件的麦克斯韦方程。其方法之一，就是先 如何求出电磁场中的纵向分量，然后利用纵向分量直 接求出其他的横向分量，从而得到电磁场的全解。
表3-2 国产圆波导电参数表（第1位B为波导，第2位Y为圆形截面）
型号

主模频率 范围/GHz
内截面尺寸/mm 直径 壁厚t
主模衰减/（dB/m）
频率/GHz
理论值/最大值
BY22 2.07～2.83 97.87 3.30
2.154
0.0115/0.015
BY30 2.83～3.88 71.42 3.30
• 凡是用来引导电磁波的单导体结构的传输线都可以称 为波导。波导是由空心金属管构成的传输系统，根据 其截面形状不同，可以分为矩形波导、圆波导、脊形 波导和椭圆波导等，如图3-1所示。这类传输线上传 输的波型是TE波和TM波，传输的频率是微波段的电 磁波，例如厘米波和毫米波，且传输功率也比较大。 由于波导横截面的尺寸与传输信号载波波长有关，因 此，在微波的低频波段不采用波导来传输能量，否则 波导尺寸太大。
2.06
0.00970/0.013
3.12
0.0189/0.025
BJ70 5.38～8.17 34.85 15.799 1.5
6.46
0.0576/0.075
BJ100 8.20～12.5 22.86 10.16 1
9.84
0.110/0.143
BJ180 14.5～22.0 12.945 6.477 1
10.42
0.1220/0.150
BY120 11.6～15.9 17.415 1.27
12.07
0.1524/0.150
BY190 18.2～24.9 11.125 1.015
18.95
0.3003/—
3.1.2 波导在微波天馈线系统的应用
图3-2 微波天馈线系统的结构图
3.1.3 波导在微波器件上的应用
17.4
0.238/--
BB22 1.72～2.61 109.2 13.10 2
2.06
0.03018/0.039
BB58 4.64～7.06 40.40 5.00 1.5
5.57
0.13066/0.170
BB100 8.20～12.5 22.86 5.00
1
9.84
0.1931/0.251
3.1.2 波导在微波天馈线系统的应用
• 金属波导和同轴线（同轴波导）的另一个应用是微波
谐振器和方圆波导（模式）变换器，微波谐振器，如
图3-3所示。谐振器在低频电路中通常用LC回路并联
构成，它的谐振频率为：
f0
2π
1 LC
图3-3 各种谐振器
3.1.3 波导在微波器件上的应用
• 当要求提高谐振频率时，必须减小L和C。减小电容的 措施是增大平行板距离，减小电感的措施是减少电感线 圈的匝数，直到仅有一匝为止，如图3-4（b）所示；再 进一步提高频率的方法是，将多个单匝线圈并联以减小 电感L，如图3-4（c）所示；进一步增加电感数目，以 致相连成片，形成一个封闭的中间凹进去的导体空腔如 图3-4（d）所示，这就成了重入式空腔谐振器；继续把 构成电容的两极拉开，则谐振频率可进一步提高，这样 就形成了一个圆盒子和方盒子，如图3-4（e）所示，这 是微波空腔谐振器的常用形式。
3.1.1 波导传输线的结构及种类
图3-1 金属波导传输线的结构
3.1.2 波导在微波天馈线系统的应用
• 矩形波导和圆波导较为广泛地应用于远距离能量传 输，常用波导的电参数，如表3-1和表3-2所示。
• 矩形波导和圆波导是在微波技术中采用最多的一种 波导管，如微波中继、雷达、卫星通信的天馈线部 分等，其长度小于100米，如图3-2所示。而目前移 动通信基站收/发机到发射天线的馈线部分大多采 用轻便的射频直径为7/8英寸的中同轴电缆。
第3章 波导传输线理论
1
内容提要
• 波导传输线及应用 • 波导传输线的常用分析方法及一般特性 • 矩形波导及其传输特性 • 圆波导及其传输特性 • 同轴线及其传输特性
2
3.1 波导传输线及应用
• 波导传输线的结构及种类 • 波导在微波天馈线系统的应用 • 波导在微波器件上的应用
3.1.1 波导传输线的结构及种类
3.1.2 波导在微波天馈线系统的应用
表3-1 国内矩形波导电参数表（第1位B为波导，第2位J为矩形， B为扁矩形截面）
型号
主模频率 范围/GHz
内截面尺寸/mm
主模衰减/（dB/m）
宽边a 窄边b 壁厚t 频率/GHz 理论值/最大值
BJ22 1.72～2.61 109.22 54.61 2 BJ32 2.6～3.95 72.14 34.04 2
2.952
0.0184/0.024
BY40 3.89～5.33 51.99 2.54
4.056
0.0297/0.039
BY56 5.30～7.27 38.10 2.03
5.534
0.0473/0.062
BY76 7.27～9.970 27.788 1.65
7.588
0.0759/0.099
BY104 9.97～13.7 20.244 1.27
3.1.3 波导在微波器件上的应用 图3-4 微波谐振器的演化过程
3.1.3 波导在微波器件上的应用 • 波导除了可做谐振器外，还可以做模式变换器，如图
3-5所示。圆波导中TE11模的场分布与矩形波导的 TE10模的场分布很相似，因此，在工程上通过将矩 形波导的横截面逐渐过渡变为圆波导，从而构成方圆 波导变换器，起波导耦合器的作用。