Постановка задачи. Изучаемая линия передачи представляет собой трубу прямоугольного сечения, изображенную на рисунке 16

Изучаемая линия передачи представляет собой трубу прямоугольного сечения, изображенную на рисунке 16. Размер сечения по широкой стенке будем всегда обозначать через , а размер по узкой стенке − . Данный волновод связан с декартовой системой координат , как показано на рисунке. Отметим, что здесь, как и всюду в дальнейшем, волновод предполагается бесконечно протяженным по оси , которая принимается за ось распространения электромагнитных волн.

Рисунок 16 − Прямоугольный металлический волновод

Будем полагать также, что в области внутри волновода находится воздух или вакуум, т.е., среда с электродинамическими параметрами , . Такая ситуация чаще всего встречается на практике.

Отметим, что иногда для уменьшения поперечных размеров волновода его заполняют диэлектриком с малыми потерями и диэлектрической проницаемостью, большей единицы. Это позволяет уменьшить размеры волновода в раз, сохранив при этом критическую длину волны в волноводе.

Стенки волновода полагаются идеально проводящими, т.е. изготовленными из материала с бесконечной удельной проводимостью . Тем самым вводится предположение об отсутствии потерь в волноводе.

Наконец, следует сразу оговорить, что будут рассматриваться процессы в волноводе, происходящие на всем протяжении оси от до . Другими словами, не будем пока интересоваться тем, каким образом те или иные сторонние источники возбуждают колебания в волноводе. Проводя аналогию с задачами, изучаемыми в курсе теории цепей, можно сказать, что здесь рассматриваются процессы свободных колебаний в волноводе.