.

Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.

При распространении в различных типах волноводов ЭМВ имеет различную структуру. В коаксиальной линии передачи распространяется плоская поперечная ЭМВ типа ТЕМ. ЭМП ТЕМ - волны заключено в пространстве между внутренним и наружным металлическими проводниками.

При передаче по коаксиальной линии ВЧ энергии по проводникам её текут быстропеременные электрические токи, которые благодаря поверхностному эффекту сосредоточены в очень тонком слое металла, составляющем единицы микрометров, причем этот слой тем тоньше, чем выше частота сигнала. Таким образом, в коаксиальной линии ВЧ токи текут по наружному слою центрального проводника и по внутреннему слою оболочки. Коаксиальная линия является полностью экранированной линией передачи ЭМВ. Структуру ЭМП различных типов волн принято показывать в виде соответствующего расположения силовых линий электрического (сплошные линии) и магнитные (пунктирные линии) полей для фиксированного момента времени  

Чем гуще расположены силовые линии, тем больше напряженность поля вблизи данной точки пространства.

Типы волн, которые могут распространяться в волноводах, можно разделить на два больших класса:

  • H-волны;
  • E-волны.

У H-волны вектор напряженности магнитного поля H имеет не только поперечную составляющую, но и продольную Hz, а вектор электрического поля расположен в плоскости поперечного сечения волновода, т.е. имеет только поперечную составляющую.

У Е-волны вектор Е - имеет продольную составляющую, а вектор Н полностью расположен в плоскости поперечного сечения волновода.

Поэтому Н-волны еще называют поперечно-электрические и обозначают ТЕ-волны, Е-волны - поперечно-магнитные волны - ТМ-волны.

Для обозначения каждого конкретного типа волны применяют два цифровых индекса, которые ставятся у буквы, обозначающий класс волны. Для волн в прямоугольном волноводе первая цифра характеризует изменение ЭМП вдоль широкой стенки волновода. Вторая цифра характеризует изменение поля вдоль узкой стенки волновода. Например, Н10. В такой волне вдоль широкой стенки волновода расположена одна ячейка поля, т. е. поле в поперечном сечении имеет один максимум  В направлении, параллельном узкой стенке, т.е. вдоль узкой стенки поле не меняется. Другие типы волн называются высшими (Н20; Н11; Е11 и т. д.) В волноводе круглого сечения так же могут распространяться волны различных типов, которые обозначаются с помощью различных символов n и i. (Eni; Нni ), где n - число изменения полей вдоль окружности, а i - число максимумов поля по длине радиуса волновода. Основным типом волн в круглом волноводе является волна Н01

В такой волне электрические силовые линии - концентрические окружности, расположены в плоскости поперечного сечения волновода. Магнитные силовые линии в виде овалов вытянуты вдоль волновода и расположены в плоскостях, проходящих через продольную ось волновода. Отличительной особенностью этой волны является наличие только кольцевых высокочастотных токов в стенках волноводов. Это приводит к тому, что при увеличении частоты сигнала потери энергии этой волны уменьшаются, тогда как для всех типов волн потери растут.

Как ранее отмечалось, что в настоящее время в технике СВЧ все большее распространение находят полосковые линии (симметричные, несимметричные) В несимметричных линиях ленточный проводник находится над заземленной пластиной а в симметричной - между параллельными заземленными пластинами  В полосковых линиях может распространяться только один тип волны - поперечная магнитная ТМ11 ( E11). Однако структура ЭМП этой волны похожа на структуру поля ЭМВ типа ТЕМ. Поэтому, с высокой степенью точности, можно рассматривать основную волну в полосковых радиоволноводах как волну типа ТЕМ.