利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制.doc

利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制（附源程序）
通过Matlab 计算并绘出任意时刻金属矩形波导的主模 TE10 模的电磁场分布图。波导尺寸、工作频率及时刻均由外部给定。
A. 矩形波导中传输的主模为TE10模。设金属波导尺寸为a*b，TE10模的截止波长为2*a。其电磁场分量可推导表示如下：
（1-1）
上式中各参量如下，
（1-2）

B. 用Matlab画电磁力线的步骤：
1. 由外部给定的波导尺寸、工作频率参照（1-2）式计算得到参量。
2. 由外部给定的绘图精度，分别确定电场和磁场的坐标点。按照公式（1-1）计算得到电场、磁场的分量。
3. 用quiver3函数，绘制磁场分布。允许图像叠加。
4. 用quiver3函数，绘制电场分布。不允许图像叠加。

C. 三维的电力磁力线分布效果图

图1

图2

C.附程序清单
rectwavestrct1(22.86,10.16,6,1,9.84*10^9,0.03); %main

function rectwavestrct1(ao,bo,d,H0,f,t)
%画矩形波导场结构 所有计算单位为米 输入为毫米
%f l0 工作频率/波长
%lg 波导波长 %lc TE10模截止波长
%a b 波导尺寸 %c 传输方向 这里取为波导波长
%d 采样精度 %t t时刻的场结构图
a=ao/1000;
b=bo/1000;
lc=2*a; %TE10截止频率
l0=3*10^8/f;
u=4*pi*10^(-7);
if(l0>lc)
return;
else
clf;
lg=l0/((1-(l0/lc)^2)^0.5);
c=lg;
B=2*pi/lg;
w=B/(3*10^8);
x=0:a/d:a;
y=0:b/d:b;
z=0:c/d:c;
[x1,y1,z1]=meshgrid(x,y,z);
%mesh(x1,y1,z1);
hx=-B.*a.*H0.*sin(pi./a.*x1).*sin(w*t-B.*z1)./pi;
hz=H0.*cos(pi./a.*x1).*cos(w*t-z1.*B);
hy=zeros(size(y1));

quiver3(z1,x1,y1,hz,hx,hy,'b');
hold on;
x2=x1-0.001;
y2=y1-0.001;
z2=z1-0.001;
ex=zeros(size(x2));
ey=w.*u.*a.*H0.*sin(pi./a.*x2).*sin(w*t-B.*z2)./pi;
ez=zeros(size(z2));
quiver3(z2,x2,y2,ez,ex,ey,'r');
xlabel('传输方向');
ylabel('波导宽边a');
zlabel('波导窄边b');
hold off;
end
%------------------------------------------------------------------End Code----------------------------------