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图1.4
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三TE波、TM波的特性分析
调幅波的信号是由波包内的波群作为一个整体在传播 方向上运动来传递的，因此波包的传播速度就代表了信号 传递的速度。波包的传播速度很容易用相位恒定条件求出， 即 (1.65) t z 常数 对t求导数可得群速表示式
dz vg dt
有纵向场分量的电磁波，这又细分为以下三种类型



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→ Ez=0，Hz≠0 横磁波（TM波）或电波（E波） → Ez≠0，Hz=0 混合波（EH波或HE波） → Ez≠0，Hz≠0
横电波（TE波）或磁波(H波)
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1. 无纵向场分量，即 Ez=Hz=0 的电磁波，这种波只有横电 磁场，故称为横电磁波(TEM波)，电、磁力线位于导波系 统的横截面内。横电磁波只能存在于多导体导波系统中， 如双线、同轴线等这类导波系统中。
相速：是没有受到任何调制的单频稳态正弦波的波前 ( 等 相位面)在传播方向上推进的速度＝ω/β。 这种“早就开始振荡和传播，并且持续不断的”波，不载 有任何信息。
群速：波包中心行进的速度＝ dω/dβ，代表能量或信号的
传播速度。 相速是波包中某个单频的相位移动速度。 光在真空中，群速和相速相等，都等于c。
自由空间波 (TEM波 ) ： Ex 、 Ey、 Hx 、 Hy、Ez＝0、Hz＝0
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2.有纵向场分量的电磁波，这种波又细分为以下三种类型。 1).Ez=0，Hz≠0的波称为横电波(TE波)或磁波(H波)。 其电力线全在导波系统的横截面内，磁力线为空间曲线。 2).Ez≠0，Hz=0的波称为横磁波(TM波)或电波(E波)。 其磁力线全在导波系统的横截面内，电力线为空间曲线。
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三TE波、TM波的特性分析
(2)群速
群速即信号传播速度，用 vg表示。它是指 ω略有不同 的两个或两个以上的正弦平面波，在传播中叠加所产生的 拍频传播速度，即波群的传播速度。之所以这样定义它， 是因为电磁波要传送信号，必须对它进行调制。信号的传 播速度应当是调制波中能反映信号的成分，例如调幅波波 群(或波包)的传播速度。 由两个频率相差甚微，从而相位常数也相差甚微的等 幅波叠加而成的波。设 j ( ) t z (1.63a) E1 Em e
在 0, 0 的极限情况下，上式变为 d d 1 vg d d
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(1.66)
(1.67)
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1.1 称谓
双负介质(DNG media：Double-Negative metamtaterials)， 负折射率介质 (NIMs：Negative-Index Materials； NRI：Negative-Refractive-Index)， 左手介质(LHM：Left-Handed Material)， 后向波介质(BW media：Backward-Wave media)， 人工复合材料(CMM：Composite Metamaterial)， 孔金瓯(Kong J A)教授建议其中文名称为“异向介质 光子晶体(PC: Photonic Crystals) 手征介质(Chiral media)
3).Ez≠0，Hz ≠ 0的波称为混合波(EH波或HE波)。 这种波可视为TE波和TM波的线性叠加。
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TM11
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1.Ez=0，Hz≠0的波称为横电波(TE波)或磁波(H波)。 2.Ez≠0，Hz=0的波称为横磁波(TM波)或电波(E波)。 3.Ez≠0，Hz ≠ 0的波称为混合波(EH波或HE波)。 前两种波，TE波和TM波可以独立存在于金属柱面波 导、圆柱介质波导和无限宽的平板介质波导中。
式中 ， 。合成波为
E E1 E2 2 Em cos t z e
j t z
(1.64)
可见合成场为一调幅波，振幅函数是一个慢变化的波，它 叠加在高频载波上形成合成波的幅度包络线 (或称为合成 波的波包)。合成波的变化规律如图1.4所示。
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实现方法
异向介质介绍
1 金属导线阵列和开路环谐振器 2用Drude介质模型或Lorentz介质模型来等效 3传输线上加载串联电容和并联电感构成的复合介质
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1.2早期研究进展及实现方法
实验制得的左手材料结构
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左手材料的研制被《科学》杂志评为2003年度 全球十大科学进展。
后一种波(EH波或HE波)则存在于一般开波导和非均 匀波导(如波导横截面尺寸变化，波导填充的介质不均匀 等)中，这是由于单独的TE波或TM波不能满足复杂的边 界条件，必须二者线性叠加方能有合适的解之故。
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三TE波、TM波的特性分析
记一下
相对论：宇宙间任何物体的运动速度，任何信号或能量的 传播速度不可能超过光速。
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1.3 实现方法
1. 金属导线阵列和开路环谐振器
均匀排列的细金属
开路环谐振器基本结构
单个谐振环基本结构
图2.3 D.R.Smith制作出 sfsf 的微波波段的异向介质
对称环结构 S型 嵌套结构 13 各种结构的开路环谐振器
实现方法
1. 金属导线阵列和开路环谐振器
均匀排列的细金属
金属阵列的等效介电系数将遵循下面的形式：
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E2 E m e
j ( ) t 三TE波、TM波的特性分析
E1 Em e
j ( ) t z
E2 E m e
j ( ) t z
复习
1. k、γ、kc代表的物理意义及三者之间的关系。 2. 简述金属柱面波导中，导波的三种状态？
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1.3 导波的分类及各类导波的特性
1.3.1 导波的分类


导波的类型是指满足无限长匀直导波系统横截面边界条件， 能独立存在的导波形式。 按导波有无纵向场分量可以分为两大类： 横电磁波（TEM波）→ Ez=Hz=0