Физическая энциклопедия - радиоволноводы

Узлы стоячей волны плоскости, на к-рых Еу=0, отстоящие друг от друга на расстояниях x=np/kx (n=0, 1, 2, 3, . . .). В них можно помещать идеально проводящие тонкие металлич. листы, не искажая поля. Подобными листами можно ограничить систему с боков, перпендикулярно линиям Ey. Т. о., удаётся построить распределение эл.-магн. поля для волны, распространяющейся внутри трубы прямоугольного сечения (прямоугольный Р.

). Построение поля путём многократного отражения плоских волн от стенок, поясняющее «механизм» его распространения в Р., наз. к о н ц е п ц и е й Б р и л л ю э н а. Рис. 1. Падение плоской однородной волны на идеально отражающую поверхность х=0; пунктир отражённая волна, заштрихованная область распределение амплитуд поля Еу вдоль оси ох; в узлах этого поля можно помещать идеально проводящий лист, не внося искажений.

плоскостями: wn=сnp/d (d расстояние между металлич. плоскостями). Эти частоты наз. критич. ч а с т о т а м и Р. Нижняя критич. частота wкр=pc/d соответствует n=1. Рис. 2. Формы поперечного сечения некоторых радиоволноводов. Внутри Р. могут распространяться волны только с частотами w>wкр, или llкр волна в Р. затухает. Для длинных волн Р. слишком громоздки.

В Р. могут возбуждаться разл. типы волн, отличающиеся структурой эл.-магн. поля и частотой (моды). Волноводные моды находятся на основании решения Максвелла уравнений при соответствующих граничных условиях (для идеальных проводников равенство нулю тангенциальной составляющей электрич. поля). Поперечная структура полей в Р. определяется скалярной ф-цией j(x, у), удовлетворяющей ур-нию мембраны с закреплёнными (j=0) или свободными (дj/дn=0, n нормаль к границе) краями в зависимости от типа поляризации эл.

-магн. поля. Задача о собств. колебаниях мембраны имеет бесконечное, но счётное множество решений, соответствующих дискретному набору действительных собств. частот. Каждое из этих собств. колебаний соответствует либо нормальной волне, распространяющейся вдоль Р., либо экспоненциально убывающей или нарастающей колебат. модам.

Для прямоугольного Р. спектр собств. частот где m и n числа стоячих полуволн, укладывающихся вдоль а и 6. Чем больше т и n, тем сложнее поле в Р. Рис, 3. Структура поля волны ТЕ10 в прямоугольном волноводе; сплошные линии силовые линии электрич. поля, пунктирные магн. поля. Рис. 4. Структура поля волны ТЕ11 в прямоугольном волноводе. Рис. 5.

Структура поля волны TM11 в прямоугольном волноводе. Рис. 6. Структура поля волны TM01 в круглом волноводе. Рис. 7. Структура поля волны ТЕ01 в круглом волноводе. Рис. 8. Структура поля волны TM11 в круглом волноводе. Рис. 9. Структура поля волны ТЕ11 в круг-дом волноводе. Наименьшее wкр соответствует n=1, m=0, если b Аналогично можно построить распределение полей в Р.