Прямоугольный металлический волновод

Наибольшее распространение в технике получили волноводы прямоугольного сечения. Пространство, в котором распространяется волна в этом случае ограничено плоскими проводящими секциями.

Энергия от источника передается в волновод с помощью небольших антенн в виде одного или нескольких штекеров или рамок. В зависимости от вида антенн, их жела и расположения в волноводе возникают колебания (волны) различного типа. Однако все эти волны должны удовлетворять граничным условиям. Это требование выполняется, если решение для вектора электрического поля представить в виде:

(1)

где , , - постоянные интегрирования

A,B – поперечные размеры волновода.

m, n – целые числа, называемые характеристическими числами.

Вышеперечисленные выражения определяют все типы волн, которые могут существовать в волноводах прямоугольного сечения .В основу классификации положено следующие: если отсутствует продольная составляющая напряженности электрического поля =0, волны называются поперечно-электрическими (обозначаются ), или магнитными .Если отсутсвует продольная составляющая напряженности магнитного поля =0, волны называются поперечно-магнитными( ) или электрическими ( ).Чем меньше значение характеристических чисел, тем проще структура поля. Волна наиболее простой структуры: (m=0, n=1). В соответствии с (1) у этой волны этого типа будет только одна составляющая напряженности электрического поля (

В этом случае или для мгновенного значения

(2)

Из выражения (2) видно, что картина поля не изменяется по высоте волновода ( поле не зависит от координаты x). Амплитуда Е имеет максимальное значение в середине сечения волновода при .На рис представлена эпюра распределения напряженности электрического поля по осям при ( и по оси z при

В направление оси x- поле не изменяется (число полуволны n=0)

В направлении оси y- поле изменяется (число полуволны m=1)

Поэтому .