Прямоугольный волновод и его параметры. Понятие низшей моды.

Обратно




Рассмотрим прямоугольный (регулярный) волновод с идеально проводящими стенками. Из 6 неизвестных компонент имеем только Ez и Hz. Задача о нахождении полей волновода распадается на 2 краевые. В данном волноводе существует 2 типа волн: ТЕ и ТМ.

Рассмотрим сначала для ТМ-волны:


Найдём то же самое для ТЕ-волны (аналогично):



Исходя из того, что ТМ-волны имеют синусоидальную компоненту, то ни m, ни n не могут обращаться в 0. Иначе волны не будет.

Для ТЕ-волны (при "каппа" отличном от 0) n и m не могут одновременно быть равными 0. Исходя из рисунка n=1, m=0, так как a>b.
Таким образом, ТЕ10 - первая распространяющаяся мода прямоугольного волновода, называющаяся низшая мода прямоугольного волновода. 

 

Практика:

10.1

В идеальном прямоугольном волноводе с размерами поперечного сечения a и b (a>b) распространяется волна типа ТЕ10 (низшая мода) с частотой w и максимальной амплитудой электрического поля Emax. Найти критическую частоту, длину волны в волноводе, фазовую и групповую скорости. Вычислить эти величины при а=2 см, w=2*pi*10^10 1/c.