如何定义波导的波阻抗？分别写出 TE 波、TM 波波阻抗与 TEM 波波阻抗之间的关系式。

波导是一种用于导波的电磁结构，其波阻抗指的是波在波导内传播时相对于波导内部电场和磁场的比例关系。波导内的电磁场分为横向电磁场和纵向电磁场，其中横向电磁场包括TE（Transverse Electric）波和TM（Transverse Magnetic）波，而纵向电磁场只有TEM（Transverse Electromagnetic）波。

对于TE波，其波阻抗表示为：

$$
Z_{TE} = \frac{E_z}{H_y} = \frac{\omega\mu}{k} \frac{1}{\sqrt{(\frac{\omega\mu}{k})^2 - (\frac{\omega\epsilon}{k})^2}}
$$

对于TM波，其波阻抗表示为：

$$
Z_{TM} = \frac{E_y}{H_z} = \frac{\omega\epsilon}{k} \frac{1}{\sqrt{(\frac{\omega\mu}{k})^2 - (\frac{\omega\epsilon}{k})^2}}
$$

对于TEM波，由于其不存在横向电磁场，因此其波阻抗为：

$$
Z_{TEM} = \frac{E_z}{H_y} = \frac{E_y}{H_z} = \sqrt{\frac{\mu}{\epsilon}}
$$

可以看出，当TE波和TM波在波导中传播时，它们的波阻抗与介质的介电常数和磁导率有关。而对于TEM波来说，其波阻抗只与介质的介电常数和磁导率有关，与频率无关。