卫 延， 郑晶晶， 申 艳

(北京交通大学 1.全光网与现代通信网教育部重点实验室，2.电子信息工程学院，北京100044)

0 引言

金属圆波导具有低损耗，双极化等特点，且加工方便，常用作天线馈线和微波谐振腔[1]。圆波导是常见的传输TE波和TM波的导波装置，根据电磁场理论，圆波导中电磁场的各种分布形态，即模式场，具有解析解，但是各模式电磁场的空间分布复杂，从解析解中不能看出电磁场分布的宏观概况与细节变化。为直观描述圆波导中电磁场的性质，对其中的电磁场传输模式进行可视化是非常必要的。近年来已经有多种软件可以用来对电磁场进行可视化，如Mathematica、Matlab[2～7]等。文献[2～3]中作者用Mathematic绘制了圆波导TM01模式和TM22模式的横截面图，但没有指出TE模式和TM模式图的区别，也没有绘制纵向图。文献[4]用Matlab对矩形波导TE01模式的电场矢量、磁场矢量和管壁电流的纵向图，并制作了动画，为圆波导模式的可视化提供了良好参照。

为达到理想的可视化效果，对于各模式，应制作以下几种图形或动画：横截面电磁场矢量分布图、纵向中截面电场或磁场振幅图、纵向中截面上的电场、磁场矢量图，管壁电场、磁场矢量和管壁电流图等。

COMSOL Multiphysics是COMSOL公司针对多物理场建模与仿真解决方案的旗舰产品，其核心是有限元计算方法，不仅具有强大的计算能力，而且有卓越的后处理能力，可用来对电磁场和电磁波进行计算仿真，绘制清晰精美的图形，制作生动形象的动画，是进行电磁场与电磁波可视化的一种有力工具[8～9]。……