电磁波导行是电磁场理论与技术中的一个关键主题，涉及到电磁波在特定结构中的传播特性。本章主要介绍了三种电磁波传输系统：传输线、金属波导和介质波导，并分别对其特征和工作原理进行了深入分析。
传输线是电磁波传播的基础结构，它由两根或两根以上的平行导体构成，能够支持TEM（横电磁波）模式的传播。TEM模式的波导系统中，电磁场的电场（E）和磁场（H）都在横截面内，且与传播方向垂直。在传输线中，电磁波能量从一端输送到另一端。典型的TEM波传输线包括平行双导线和同轴线。平行双导线比较简单，但其辐射损耗随着频率的升高而增加，因此只适用于低频段。相比之下，同轴线由于其屏蔽特性，可用于较宽的频率范围，但其设计和制造比平行双导线复杂。
金属波导是由一根封闭的金属管构成的传输系统，电磁波在管内传播。金属波导通常工作于高频段，其损耗相对较小，能够引导电磁波在波导内有效传播。根据波导的形状，金属波导可以是矩形波导或圆波导。在高频条件下，金属波导提供了主要的传输方式，尤其是在微波和毫米波频段。
第三，介质波导是由介质构成的传输系统，电磁波在介质内部传播。介质波导可以是单根介质层，也可以是敷有介质层的导体。在介质波导中，电磁波不仅在介质内部传播，还可以沿着介质的外表面传播。与金属波导相比，介质波导通常具有较小的损耗，适用于极高频的应用。
在分析均匀波导系统时，本章对理想的传输系统进行了假设。理想的传输系统由理想导体和理想介质构成，不存在损耗。然而在实际应用中，传输系统是由良导体和一般介质组成的，因此存在损耗。在进行电磁场的时谐场分析时，波导被假定为无限长的规则直波导，沿轴向处处相同，且内部无源（没有电荷和电流源），填充有均匀、线性、各向同性的无耗媒质。麦克斯韦方程是分析导行电磁波的基础，通过引入亥姆霍兹方程来描述场量的波动行为。
在电磁波导行的理论中，波导系统的分析通常需要借助矢量波动方程，将其分解为横向和纵向两部分。纵向场（Ez和Hz）满足标量波动方程，而横向场（Ex、Ey和Hx、Hy）通过纵向场的解进一步确定。波沿z方向传播时，可以根据特定的边界条件求解场的分量，从而得到电磁波在波导系统内的具体分布情况。
导行波的分类基于纵向场分量，典型的分类包括TEM波、TM波和TE波。TEM波的纵向电场和磁场分量都是零，而TM波和TE波分别具有非零的纵向电场和磁场分量。在实际的波导系统中，电磁波的传播方式和损耗特性会根据波导的类型和工作频率发生变化。
电磁场与电磁波第七章的内容涵盖了电磁波在传输系统中的传播原理和波导设计的关键要素。这些知识对于工程实践中的高频通信和信号传输的设计与优化具有重要的指导意义。
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