利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制

一、目的

1.利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制；

2.学会使用 Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 

二．原理

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。

（1）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

三．实验内容

（1）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。

（2）三维的电磁线分布效果图

Matlab程序代码：

rectwavestrct1(22.86,10.16,6,1,9.84*10^9,0.03);%main?
function rectwavestrct1(ao,bo,d,H0,f,t)
a=ao/1000;
b=bo/1000;
lc=2*a;%TE10
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,'g');
    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('juzhengbo');
    ylabel('a');
    zlabel('b');
    hold off;
end
end