摘要为研究波导电磁场分布情况，本课题采用了 MATLAB 编程的方式直观显示其电磁场矢量分布图。首先对微波技术的发展历史及现状做了系统的概述，同时对波导的定义及特 点还有主要的参数做了一番概括，本文也粗略介绍了 MATLAB 的主要功能和特点以及 MATLAB 在本次设计中起到的主要作用。接着从矩形波导出发，通过对麦克斯韦方程组的 推导得出波动方程，并且求解这个偏微分方程并结合边界条件得出矩形波导内的电磁场 分布表达式，另外,通过分析得出了矩形波导的一般特性。然后用分离变量法求解波动方 程的柱坐标形式，并结合边界条件得出圆波导的场表达式及其特性。 75939

毕业论文关键词    波导  场分布   波动方程 MATLAB

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Analysis  of  Circular  Waveguide Mode           

To study the circular waveguide electromagnetic field distribution, I use MATLAB to visual display its electromagnetic field distribution。 First , I do a summarize of the development history and current status of microwave technology ,and sketch out the definition and characteristics of waveguide with some main parameters。 At the same time , this article dose some introduction of MATLAB’s main function and its characteristics and the role matlab plays in the design。 Then , based on Maxwell’s equation , we can derive the wave equation and solve the partial differential equations 。 Applying the boundary conditions ,we can conclude the field expression 。 Besides , we can study the general characteristics of the rectangular waveguide。 Then ,we can use the method of separation of variables to solve the Helmholtz equation of cylindrical coordinate system, and similarly, get the field expression and characteristics of the circular waveguide with the help of boundary conditions。 

Keywords  waveguide  field distribution   Helmholtz equation MATLAB

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目 次

1  绪论  1 

1。1  微波技术的发展历史 · 1 

1。2  波导的简介 ·· 2 

1。3 MATLAB 的简介  · 4 

1。4  本论文的安排 · 5 

2  均匀波导的分析方法 ·· 6 

2。1  均匀波导的一般分析 · 6 

2。2  均匀波导的特性 ·· 12 

2。3 仿真结果及分析  ·· 16 

3  圆波导分析  24 

3。1  圆柱坐标系下波动方程的解  24 

3。2  圆波导的模分析 ·· 28 

3。3  仿真结果及分析 ·· 31 结  论   38 致  谢   39 参 考 文 献 · 40 

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1 绪论

1。1 微波技术的发展历史

微波，根据国际电工委员会（IEC）的定义，是指“波长足够短，以致在发射和接收中能 实际应用波导和谐振腔技术的电磁波”[1]。通常来说，微波是指波长在 1mm～1000mm、频率在 300MHz～300GH 范围内的电磁波，即分布在分米波、厘米波、毫米波三个波段的电磁波。