波导截止频率英文解释翻译、波导截止频率的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 waveguide cutoff frequency

分词翻译：

波导的英语翻译：

wave guide
【计】 waveguide
【化】 waveguide

截止频率的英语翻译：

【计】 cut-off frequency
【化】 cut-off frequency

专业解析

波导截止频率 (Waveguide Cutoff Frequency) 是电磁波导理论中的一个核心概念，指电磁波能够在特定波导结构中传播所需的最低频率。低于此频率时，电磁波不能在波导中以行波模式有效传输，其幅度会沿传播方向迅速衰减（呈指数衰减）。

关键概念解释

物理意义：
- 波导是一种空心的金属管状结构（如矩形、圆形波导），用于引导电磁波（通常是微波）的传播。波导的尺寸限制了能够在其中传播的电磁波的模式（场分布）和频率。
- 截止频率对应于特定传播模式（如 TE₁₀, TM₁₁ 等）的临界点。当工作频率高于该模式的截止频率时，电磁波可以以该模式在波导中传播，传播常数是实数（忽略损耗），波以行波形式前进。
- 当工作频率低于该模式的截止频率时，该模式无法传播。此时，传播常数变为虚数（或复数的虚部主导），电磁波的幅度沿传播方向急剧衰减（evanescent wave），能量无法有效传输。这种现象称为“截止”。
数学表达：
- 截止频率 ( fc ) 与波导的几何尺寸和传播模式密切相关。对于最常见的矩形波导（宽边长度为 ( a )，窄边长度为 ( b )，通常 ( a > b )）和主模 TE₁₀： $$ f{c,text{TE}_{10}} = frac{c}{2a} $$ 其中 ( c ) 是真空中的光速（约 ( 3 times 10 ) m/s）。这表明 TE₁₀ 模的截止频率仅由宽边尺寸 ( a ) 决定。
- 更一般地，对于矩形波导中的 TEₘₙ 或 TMₘₙ 模，截止频率为： $$ f_{c,text{mn}} = frac{c}{2} sqrt{left( frac{m}{a} right) + left( frac{n}{b} right)} $$ 其中 ( m ) 和 ( n ) 是模指数（正整数，不同时为0）。
- 对于圆形波导（半径为 ( R )），TEₘₙ 或 TMₘₙ 模的截止频率与贝塞尔函数的根有关。
工程意义：
- 模式控制：设计波导时，通过选择尺寸确保所需的工作频率高于主模（通常是 TE₁₀）的截止频率，同时低于第一个高次模的截止频率。这样波导就能在单模（通常是主模）下工作，避免模式干扰。
- 滤波器设计：截止特性被用于设计波导滤波器，如高通滤波器或带阻滤波器。
- 衰减器：利用低于截止频率时波的快速衰减特性可以制作截止式衰减器。
- 系统性能：了解波导的截止频率对于确保微波系统（如雷达、卫星通信）中信号的有效传输至关重要。工作频率必须位于波导的可用通带内（高于主模截止频率，低于高次模截止频率）。

权威参考资料

David M. Pozar, Microwave Engineering, 4th Edition. 这本经典教材对波导理论、模式、截止频率有系统且深入的阐述，是微波工程领域的标准参考书。
IEEE Standard Definitions of Terms for Radio Wave Propagation. IEEE Std 211-2018. 该标准提供了电磁波传播相关术语的权威定义，包括波导和传播模式。
International Telecommunication Union (ITU) Recommendations (e.g., ITU-R P.341-6). ITU-R 建议书涉及电波传播建模，其中包含波导传播的基本原理和关键参数定义。
Simon Ramo, John R. Whinnery, Theodore Van Duzer, Fields and Waves in Communication Electronics, 3rd Edition. 另一本经典教材，对电磁场与波、波导和截止现象有详细论述。

网络扩展解释

波导截止频率是电磁波在波导管中传输时的临界频率，低于该频率时电磁波无法有效传播。以下从多个角度详细解释该概念：

1. 定义与物理意义

波导截止频率指电磁波在波导管中能够传输的最低频率界限。当信号频率低于截止频率时，波导会大幅衰减信号，呈现高通滤波器特性。其物理意义在于，只有高频电磁波才能在波导的空心结构中形成有效的电磁场分布模式。

2. 计算公式（注意单位差异）

不同形状波导的截止频率计算公式：

圆形波导：
$$ fc = frac{17.6 times 10}{D}text{Hz} $$
（D为直径，单位：厘米）
或
$$ f{text{cutoff}} = frac{6900}{D}text{MHz} $$
（D为直径，单位：英寸）
二者本质相同，单位换算后系数一致。
矩形波导：
$$ f_c = frac{15 times 10}{l}text{Hz} $$
（l为开口最大尺寸，单位：厘米）

3. 应用场景

电磁屏蔽：暗室墙壁中的波导管通过截止频率设计，仅允许高频信号通过（如5G通信频段），同时屏蔽低频干扰。
微波传输：用于雷达、卫星通信等系统，确保信号在波导内低损耗传输。
滤波器设计：作为高通滤波器，滤除低于截止频率的噪声。

4. 设计注意事项

实际应用中，截止频率需高于工作频率的5倍以上，以实现有效电磁屏蔽。
波导加工精度要求高，内壁常镀银以降低损耗。

提示：不同文献中公式系数差异源于单位换算，使用时应严格统一单位（厘米或英寸）。更多波导类型（如六边形）的计算公式可参考。