電磁場中傳播常數K和相位常數β的關系
在學習矩形波導的TE模和TM模的程序中,會遇到下面這個公式:
其中K和β這兩個值都和波長λ有關,且很多與之相關的式子都差不多,因此常常產生疑惑,
在Pozar的《微波工程》一書中該公式定義的是截止波數,是根據麥克斯韋方程在矩形波導的邊界條件和TE/TM模的限定下推導得到的,
- K首先出現在亥姆霍茲方程中,定義如下:

應用于無耗介質的平面波中,該情況下的邊界條件最為簡單 - 在有耗介質的平面波中,沒有使用k,而是采用了復傳播常數

這里的將β定義為相位常數 - 在傳輸線中,求傳輸線或波導中電磁波的通解時,引入了截止波數Kc,書中對其說明如下

到這里就明白了,β是在特定邊界條件下需要求解的電磁波的相位常數,所求解出的電磁波的波長λ與β滿足關系
而K是一個固定的值,只與材料的引數和頻率f有關,即

其僅僅在平面波或者TEM波的解中能當作是相位常數使用(此時與β相等),其余情況下僅僅作為一個固定的量用來參考,比如TE模情況下要求K>Kc時,β才是實數,電磁波才有解,而K<Kc時,β為虛數,電磁波的場分量指數衰減,因此可以得到截止頻率(即K=Kc時的頻率)和波導尺寸的關系:

在K>Kc的情況下,β便是波導中電磁波的相位常數,和波導波長以及平面波或TEM波的波長滿足關系:

這也正好說明了在相同介質中平面波或TEM波的波長要小于波導中電磁波的波長,
總結
K是一個只與頻率、介質引數有關的值,僅僅在平面波和TEM波中能作為相位常數使用,此時與β相等,表示單位長度上的弧度數,
β是電磁波的相位常數,適用于包括平面波、TEM波、TE、TM等電磁波,
歡迎補充
轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qita/272305.html
標籤:其他
