波導截止頻率英文解釋翻譯、波導截止頻率的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 waveguide cutoff frequency

分詞翻譯：

波導的英語翻譯：

wave guide
【計】 waveguide
【化】 waveguide

截止頻率的英語翻譯：

【計】 cut-off frequency
【化】 cut-off frequency

專業解析

波導截止頻率 (Waveguide Cutoff Frequency) 是電磁波導理論中的一個核心概念，指電磁波能夠在特定波導結構中傳播所需的最低頻率。低于此頻率時，電磁波不能在波導中以行波模式有效傳輸，其幅度會沿傳播方向迅速衰減（呈指數衰減）。

關鍵概念解釋

物理意義：
- 波導是一種空心的金屬管狀結構（如矩形、圓形波導），用于引導電磁波（通常是微波）的傳播。波導的尺寸限制了能夠在其中傳播的電磁波的模式（場分布）和頻率。
- 截止頻率對應于特定傳播模式（如 TE₁₀, TM₁₁ 等）的臨界點。當工作頻率高于該模式的截止頻率時，電磁波可以以該模式在波導中傳播，傳播常數是實數（忽略損耗），波以行波形式前進。
- 當工作頻率低于該模式的截止頻率時，該模式無法傳播。此時，傳播常數變為虛數（或複數的虛部主導），電磁波的幅度沿傳播方向急劇衰減（evanescent wave），能量無法有效傳輸。這種現象稱為“截止”。
數學表達：
- 截止頻率 ( fc ) 與波導的幾何尺寸和傳播模式密切相關。對于最常見的矩形波導（寬邊長度為 ( a )，窄邊長度為 ( 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（約 ( 3 times 10 ) m/s）。這表明 TE₁₀ 模的截止頻率僅由寬邊尺寸 ( a ) 決定。
- 更一般地，對于矩形波導中的 TEₘₙ 或 TMₘₙ 模，截止頻率為： $$ f_{c,text{mn}} = frac{c}{2} sqrt{left( frac{m}{a} right) + left( frac{n}{b} right)} $$ 其中 ( m ) 和 ( n ) 是模指數（正整數，不同時為0）。
- 對于圓形波導（半徑為 ( R )），TEₘₙ 或 TMₘₙ 模的截止頻率與貝塞爾函數的根有關。
工程意義：
- 模式控制：設計波導時，通過選擇尺寸确保所需的工作頻率高于主模（通常是 TE₁₀）的截止頻率，同時低于第一個高次模的截止頻率。這樣波導就能在單模（通常是主模）下工作，避免模式幹擾。
- 濾波器設計：截止特性被用于設計波導濾波器，如高通濾波器或帶阻濾波器。
- 衰減器：利用低于截止頻率時波的快速衰減特性可以制作截止式衰減器。
- 系統性能：了解波導的截止頻率對于确保微波系統（如雷達、衛星通信）中信號的有效傳輸至關重要。工作頻率必須位于波導的可用通帶内（高于主模截止頻率，低于高次模截止頻率）。

權威參考資料

David M. Pozar, Microwave Engineering, 4th Edition. 這本經典教材對波導理論、模式、截止頻率有系統且深入的闡述，是微波工程領域的标準參考書。
IEEE Standard Definitions of Terms for Radio Wave Propagation. IEEE Std 211-2018. 該标準提供了電磁波傳播相關術語的權威定義，包括波導和傳播模式。
International Telecommunication Union (ITU) Recommendations (e.g., ITU-R P.341-6). ITU-R 建議書涉及電波傳播建模，其中包含波導傳播的基本原理和關鍵參數定義。
Simon Ramo, John R. Whinnery, Theodore Van Duzer, Fields and Waves in Communication Electronics, 3rd Edition. 另一本經典教材，對電磁場與波、波導和截止現象有詳細論述。

網絡擴展解釋

波導截止頻率是電磁波在波導管中傳輸時的臨界頻率，低于該頻率時電磁波無法有效傳播。以下從多個角度詳細解釋該概念：

1. 定義與物理意義

波導截止頻率指電磁波在波導管中能夠傳輸的最低頻率界限。當信號頻率低于截止頻率時，波導會大幅衰減信號，呈現高通濾波器特性。其物理意義在于，隻有高頻電磁波才能在波導的空心結構中形成有效的電磁場分布模式。

2. 計算公式（注意單位差異）

不同形狀波導的截止頻率計算公式：

圓形波導：
$$ fc = frac{17.6 times 10}{D}text{Hz} $$
（D為直徑，單位：厘米）
或
$$ f{text{cutoff}} = frac{6900}{D}text{MHz} $$
（D為直徑，單位：英寸）
二者本質相同，單位換算後系數一緻。
矩形波導：
$$ f_c = frac{15 times 10}{l}text{Hz} $$
（l為開口最大尺寸，單位：厘米）

3. 應用場景

電磁屏蔽：暗室牆壁中的波導管通過截止頻率設計，僅允許高頻信號通過（如5G通信頻段），同時屏蔽低頻幹擾。
微波傳輸：用于雷達、衛星通信等系統，确保信號在波導内低損耗傳輸。
濾波器設計：作為高通濾波器，濾除低于截止頻率的噪聲。

4. 設計注意事項

實際應用中，截止頻率需高于工作頻率的5倍以上，以實現有效電磁屏蔽。
波導加工精度要求高，内壁常鍍銀以降低損耗。

提示：不同文獻中公式系數差異源于單位換算，使用時應嚴格統一單位（厘米或英寸）。更多波導類型（如六邊形）的計算公式可參考。