Процесс распространения электромагнитных волн в прямоугольном и круглом волноводах. Волны н10 и е01.
Для классификации поля в прямоугольных волноводах принята следующая система. Около обозначения волны ставится индекс из двух цифр, показывающих соответственно число стоячих полуволн вдоль меньшей и большей сторон поперечного сечения. Например, рассмотренная основная волна типа Н обозначается H01(или TE01), так как для нее вдоль стороны а поперечного сечения волновода стоячей волны нет, а вдоль стороны b распределена одна стоячая полуволна. В прямоугольном волноводе могут также распространяться волны высших порядков, имеющие более сложные поля, в которых вдоль одной стороны сечения распределено две, три или больше стоячих полуволн. Эти волны не имеют практического применения, так как ведут к увеличению сечения волновода и потерь по сравнению с простейшими волнами. Для классификации волн в круглых волноводах к обозначению волны также прибавляют две цифры в виде индексов. Первая цифра показывает число стоячих полуволн вдоль полуокружности, а вторая — соответствует числу стоячих полуволн вдоль радиуса.
Вдоль волновода всегда наблюдается некоторое затухание волны, т. е. ее энергия постепенно уменьшается. Это объясняется тем, что на внутренней поверхности стенок волновода создаются токи, которые расходуют часть своей энергии на нагрев металла. Потери анергии отсутствовали бы только в случае стенок из идеального проводника.
С понижением частоты к критическому значению затухание возрастает, что объясняется увеличением числа отражений волн от стенок. Когда частота близка к критической, затухание становится очень большим, а критическая волна вообще не проходит вдоль волновода. Но и при значительном повышении частоты затухание также возрастает за счет того, что толщина поверхностного слоя, в котором проходят токи, уменьшается, а его сопротивление увеличивается. Отсюда следует, что на некоторой средней наивыгоднейшей частоте затухание имеет наименьшую величину. В волноводах могут наблюдаться бегущие, стоячие и смешанные волны в зависимости от наличия большего или меньшего отражения на конце волновода.
Классификация волн. Скорость распространения электромагнитных волн в волноводе.
Выделяют две группы волн:
1. TE-волны характеризуются отсутствием продольной составляющей электрического поля (Ez = 0).
Одна из особенностей таких волн состоит в том, что отношение поперечных составляющих электрического и магнитного полей не зависит от координат.
2. TM-волны характеризуются отсутствием продольной составляющей магнитного поля (Hz = 0).
Длина волны в волноводе.
Для передачи электромагнитных волн по определенному пути используют волноводы. Передача будет осуществляться эффективно при наличии продольной составляющей вектора Пойнтинга, а следовательно, при наличии поперечных составляющих векторов Н и Е. Размеры и геометрическая форма сечения волновода имеют большое значение для передачи волн различных типов.
Длина волны, распространяющейся в волноводе, определяется углом падения φ волны на стенку волновода
