矩形波导管的发展

我们通常了解的射频微波信号的传输是同轴结构，也有矩形波导结构。所谓矩形波导管，也叫矩波导，其横截面为矩形、中空的金属管，如下图所示。微波信号可以在此矩形金属腔体里传输。

若将同轴线的内导线抽走，则在一定条件下，由外导体所包围的矩形空间也能传输电磁能量，这就是矩形波导。矩波导加工方便，具有损耗小和双极化特性，常用于要求双极化模的天线的馈线中，也广泛用作各种谐振腔、波长计，是一种较常用的规则金属波导。

矩波导有TM模和TE模两种传输模式，常见的为主模TE11模、矩对称TM01模、低损耗的TE01模。在不同工作模式下，截止波长、传输特性以及场分布不尽相同，同时，各种工作模式的用途也不相同。导模的场描述了电磁波在波导中的传输状态，可以通过电力线的疏密来表示场得强与弱。 

电磁场是以场的形态存在，英国物理学家汤姆逊在1893年发布了一本论述麦克斯韦电磁理论的书，肯定了矩金属壁管子（即矩波导）传输电磁波的可行性，并预言波长可与矩柱直径想比拟。也就是微波波长。他预言的矩波导传输，在1936年被证实。英国物理学家瑞利在1897年发表论文，讨论矩形截面和矩形截面空柱中的电磁振动，它们对应后来的矩形波导和矩波导，并引入了截止波长的概念。瑞利得到了矩形波导中主模的场方程组，这是雷达中最常用的模式，并讨论了矩波导中的主模。1933年，已经有了波长为15cm的信号源。1936年贝尔实验室的实验波导长度是260m直径为12.5cm的青铜管，信号源输出波长为9cm。