矩形波導英文解釋翻譯、矩形波導的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 rectangular waveguide

分詞翻譯：

矩形的英語翻譯：

rectangle
【化】 rectangle

波導的英語翻譯：

wave guide
【計】 waveguide
【化】 waveguide

專業解析

矩形波導（Rectangular Waveguide）是一種用于微波和毫米波頻率範圍傳輸電磁波的空心金屬管，其橫截面為矩形。作為導行電磁波的結構，它利用金屬壁的反射作用将能量約束在管内傳播，主要工作在微波頻段（通常從數百MHz到數百GHz）。

一、核心定義與結構

基本結構
由導電性良好的金屬（如銅或鋁）制成，内部為真空或充有幹燥空氣，橫截面呈長方形，具有明确的寬邊（a）和窄邊（b），且滿足 ( a > b ) 。
工作模式
支持橫電波（TE模）和橫磁波（TM模），無法傳輸TEM模（橫電磁波）。主模為 ( text{TE}_{10} ) 模，其截止波長 ( lambda_c = 2a ) 。

二、關鍵物理特性

截止頻率
電磁波僅在頻率高于截止頻率 ( f_c ) 時才能傳播：

$$ f_c = frac{c}{2} sqrt{left( frac{m}{a} right) + left( frac{n}{b} right)} $$

其中 ( c ) 為光速，( m, n ) 為模式階數（主模 ( m=1, n=0 )) 。
傳播常數與衰減
相速度大于光速，群速度小于光速。導體損耗隨頻率升高而增大，尤其在接近截止頻率時衰減顯著。

三、典型應用場景

雷達系統
用于高功率微波傳輸，如機載雷達饋線系統。

衛星通信
作為地面站高頻段（Ka波段）信號傳輸通道。

粒子加速器
提供精确控制的微波能量耦合。

四、與其它波導的對比優勢

特性	矩形波導	同軸電纜
功率容量	高（可達 MW 級）	低（受擊穿限制）
高頻損耗	低（尤其 >10 GHz）	高（趨膚效應顯著）
屏蔽效能	優異（全封閉結構）	中等（依賴外導體）

注：工程設計中需注意尺寸公差，( a ) 的偏差會導緻主模截止頻率偏移，影響阻抗匹配。

參考資料

Pozar, D. M. Microwave Engineering (4th ed.), Wiley.
IEEE Standard 1785-2016 Waveguide Dimensions
Radar Systems Engineering (MIT Lincoln Lab Technical Report)
ITU-R Recommendation F.2003 (Satellite Ground Interfaces)

網絡擴展解釋

矩形波導是一種用于傳輸微波信號的金屬波導，其核心特點和原理可歸納如下：

一、定義與結構

矩形波導是由銅、鋁等金屬制成的空心矩形截面管道，内部填充空氣介質。其結構特點包括：

封閉設計：避免電磁波洩露和外界幹擾，損耗低且功率容量大；
尺寸參數：寬邊為$a$，窄邊為$b$（通常$a > b$），尺寸決定工作頻率範圍。

二、傳播模式

矩形波導僅支持TE（橫向電場）模和TM（橫向磁場）模，無法傳播TEM（橫向電磁）模。具體特性包括：

TE模（如TE₁₀模）：電場橫向分布，磁場含縱向分量，主模為TE₁₀（最低次模）；
TM模（如TM₁₁模）：磁場橫向分布，電場含縱向分量；
簡并模：不同模式可能具有相同的截止頻率（如TE₁₁和TM₁₁）。

三、場分布與方程

TE模場方程（以TEₘₙ為例）： $$ H_z = H_0 cosleft(frac{mpi x}{a}right) cosleft(frac{npi y}{b}right) e^{-jbeta z} $$ 其中$m,n$為模式指數，$beta$為傳播常數。
截止頻率：$f_c = frac{1}{2sqrt{muepsilon}} sqrt{left(frac{m}{a}right) + left(frac{n}{b}right)}$，決定可傳輸的最低頻率。

四、應用領域

高頻系統：如衛星通信、雷達系統（1-220 GHz）；
大功率場景：如微波加熱、粒子加速器；
微波元器件：耦合器、濾波器等設計的基礎結構。

五、優勢與限制

優勢：機械強度高、導體損耗低、功率容量大；
限制：低頻時尺寸過大，僅適用于微波及以上頻段。

如需進一步了解數學推導或具體模式場分布，可參考等文獻。