§ 7. Типы воли в волноводе

Выбранная нами для анализа волна — всего лишь одно из решений уравнений поля. Их на самом деле куда больше. Каждое решение представляет собой свой «тип волны» в волноводе. Скажем, в нашей волне вдоль направления х укладывалось только полсинусоиды. Ничуть не хуже решение, в котором вдоль х укладывается вся синусоида; изменение Е_y с х тогда показано на фиг. 24.14.

Фиг. 24.14. Еще одна возможная зависимость Е_у от х.

У этого типа волн k_x вдвое больше и граничная частота много выше. Кроме того, изученная нами волна Е имеет лишь y-компоненту, но бывают и типы волн с более сложными электрическими полями. Если у электрического поля есть только х- и y-компоненты, так что оно всегда перпендикулярно к оси z, то такой тип волн называется «поперечным электрическим» (или сокращенно ТЕ) типом волн. Магнитное поле в волне такого типа всегда обладает z-компонентой. Далее, оказывается, что когда у Е есть z-компонента (вдоль направления распространения), то у магнитного поля есть только поперечные компоненты. Такие поля называются «поперечными магнитными» (сокращенно ТМ) типами волн. В прямоугольном волноводе все типы обладают более высокой граничной частотой, чем описанный нами простой TE-тип. Поэтому всегда возможно (и так обычно делают) использовать такой волновод, в котором частота немного превышает граничную частоту этого наинизшего типа колебаний, но находится ниже граничных частот всех других типов. В таком волноводе распространяется волна только одного типа. В противном случае поведение волн усложняется и его трудно контролировать.