Прямоугольный металлический волновод

В данном разделе на основе рассмотренных выше методов будут проанализированы свойства полого металлического волновода − линии передачи, находящей в настоящее время широкое распространение на практике.

Постановка задачи

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.