Классификация направляемых волн

 

Направляемые электромагнитные волны классифицируют в зависимости от присутствия в них продольных и поперечных составляющих поля. Как правило, за направление распространения волны выбирают ось z. Все направляемые волны классифицируют на следующие типы:

1) ТЕМ волны, или поперечные электромагнитные волны. Такие волны также обозначают ТМ, Т. К ним относятся плоские волны, свободно распространяющиеся в неограниченном пространстве. Ориентация векторов , , образует правую тройку векторов. В качестве примера на рис. 4.5 приведены некоторые варианты структуры ТЕМ волны при распространении в свободном пространстве. Связь между векторами , , выражается формулой .

 

 

Рис. 4.5. Варианты ТЕМ - волны

 

2) Н-тип волны, или ТЕ-волна (поперечная электрическая). Такие волны содержат и продольные, и поперечные составляющие магнитного Н-поля, электрическое поле имеет только перпендикулярную составляющую ().

3) Е-тип волны, или ТН-волна (поперечная магнитная). Такие волны содержат одновременно и продольные, и поперечные составляющие электрического поля, магнитное поле имеет только поперечную составляющую ().

4) Гибридные, или смешанные волны. Такие волны одновременно содержат обе продольные составляющие и .

На границе раздела двух сред в любой направляющей системе выполняются граничные условия. Выше рассмотрено распространение радиоволн вдоль одной проводящей поверхности. Для увеличения степени локализации энергии электромагнитной волны можно поставить вторую проводящую плоскость, параллельную первой. Электромагнитная волна будет распространяться в пространстве между двумя плоскостями, если на каждой границе раздела будут выполняться граничные условия. Иными словами, и на верхней, и на нижней плоскости должно выполняться условие . На рис. 4.6 показаны некоторые картины силовых линий электромагнитного поля для простейших типов волн, распространяющихся между двумя плоскостями. В каждом примере указан тип волны, распространяющейся в направляющей системе.

 

Тип волны

 

X

Z

 

 

Тип волны

 

X

Z

 

 

Тип волны

 

X

Z

 

 

Рис. 4.6. Электромагнитные волны между двумя плоскостями

 

Из рис. 4.6а,б видно, что один и тот же тип волн различается числом стоячих полуволн, укладывающихся вдоль поперечной координаты х. Этот принцип положен в основу классификации одного типа волн.

На рис. 4.6а видно, что укладывается одна полуволна (одна замкнутая силовая линия), которую обозначают с помощью индекса 1, т.е. . На рис. 4.6б показано существование между двумя плоскостями двух полуволн, что соответствует волне . Индекс волны показывает число полуволн, укладывающихся вдоль поперечной координаты (в нашем случае – вдоль оси х).