11
значений индексов m и n определяет тип волны Е
mn
или Н
mn
, при этом у Е – волн
m,n
≥1, а у Н – волн один из индексов может равняться 0. Структура поля в
поперечном сечении (при фиксированном значении координаты
z) аналогична
структуре стоячей волны. Индекс m равен числу полуволн (
λ
x
/2=a/m),
укладывающихся на поперечном размере «а» стенки, параллельной оси
х. Индекс n
равен числу полуволн (
λ
y
/2 =b/n), укладывающихся на поперечном размере «b»
стенки, параллельной оси
y. Равенство 0 одного из индексов означает, что поле
рассматриваемой волны не зависит от соответствующей координаты. Изменение
всех составляющих комплексных амплитуд векторов поля вдоль оси
z описывается
множителем exp(-
iГz). Распространение волны происходит только при λ < λ
кр
mn
(предполагается, что в волноводе отсутствуют потери энергии). Критическая длина
волны зависит от размеров а и b и от индексов m и n. При увеличении значений
индексов и фиксированных размеров волновода значение
λ
кр
mn
уменьшается.
Наибольшую критическую длину среди всех возможных волн при a > b имеет волна
Н
10
. λ
кр
10
=2а. Волну, имеющую наибольшую λ
кр
mn
, называют основной волной
рассматриваемой линии передачи (или
волной низшего типа). Таким образом, при
a > b, основной волной прямоугольного волновода является волна Н
10
. При λ > λ
кр
mn
волна не распространяется, образуется стоячая волна, амплитуды составляющих
векторов
G
и
G
которой экспоненциально убывают вдоль оси z.
Электромагнитное поле в волноводе наглядно изображается эпюрами его силовых
линий в поперечном и продольном сечениях. Все магнитные силовые линии
обязательно замкнутые кривые. Электрические силовые линии начинаются и
заканчиваются перпендикулярно стенкам волновода, либо оно замкнутые. В
Е-
классе вектор
G
не имеет продольной компоненты, все магнитные силовые линии
лежат в поперечных плоскостях. Из соображения симметрии ясно, что центром
семейства магнитных силовых линий должна быть средняя точка сечения. В классе
Е простейшим является тип поля Е
11
. Этот тип служит «элементарной ячейкой». Тип
поля Н
11
не является простейшим, но структура поля Н
11
также играет роль
элементарной ячейки при анализе более сложных структур.