中必有 J E ，产生焦耳损耗，称这类介质为有耗介质，产生的损耗即为介质损耗，其损

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耗特性用介质衰减常数来衡量，定义为“波每传输单位距离后由介质漏电导引起的场强

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幅度衰减量”。 场分布 

满足波导横截面边界条件的一种可能的场分布称为波导的模式，不同的模式有不同的场 结构，它们都满足波导横截面的边界条件，可以独立存在。波导中的场结构可以分为两大类： 

TE 模：电场没有纵向分量 TM 模：磁场没有纵向分量 

1。3 Matlab 的简介

MATLAB 是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数 据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大 部分。 

MATLAB 是 matrix&laboratory 两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境,它 将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能 集成在一个易于使用的视窗环境中[7]。为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的 众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语 言（如 C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 

我们学习电磁场与微波技术的过程中，多数研究者采用了理论分析的方法解决问题，传 统的波导模式理论分析建立在利用边界条件解电磁波波动方程的基础之上，这种方法数学复

本科毕业设计说明书 第 5  页

杂，物理图像基本上淹没在繁杂的数学之中，对许多概念和参数的物理意义反而不是那么重 视，并且在研究波导中场的分布的时候没有直观的印象，对于涉入相关研究未深的研究者来 说理解有着相当的难度。因此，当实际问题通过理论分析的方法无法解决的情况下，数值计 算和仿真模拟成为人们的一大选择。但是，数值计算的方法给出的只是特定条件下的结果， 虽然具有一定的参考价值，但不具有普遍意义，因此理论分析仍然具有重要意义，利用 Matlab 软件的图形技术对时变电磁场的空间分布进行仿真,对矩形波导中的 TE10 模等的场结构进行 了仿真,将抽象的电磁场概念形象化、可视化,有利于对电磁波传播特性的理解[8]。因此，在 这次的设计中，就借助 MATLAB 等仿真工具的辅助，对于电磁场在波导中的分布情况能够更直 观的展现。对圆波导的模式分析虽然是比较基础的研究，在对波导的应用已经达到很高层次 的今天，表面看上去虽然没有实际意义，但是对于我将来对电磁场与微波技术方面的的学习 却有着极为重要的作用。 

1。4 本论文的安排

本论文主要分为三大部分。 第一大部分对均匀波导进行分析，第一大部分可以分成三小部分，首先通过对麦克斯韦

方程组的推导，得出波动方程，然后对波动方程解偏微分方程，并通过边界条件，得出均匀 矩形波导的场解表达式以及一系列特征参量；第二小部分主要是对均匀矩形波导的一般特性 进行分析，主要包括传播常数、群速、相速、能流以及损失和衰减等；最后，通过 MATLAB 软 件对矩形波导内横向电磁场进行仿真，并描述和理解电磁场的分布情况。