Теорія випромінювання та поширення електромагнітних хвиль, що направляють системи і направляються хвилі

Крім вільно поширюються хвиль, розглянутих в попередніх розділах, існують хвилі, поширення яких можливо тільки при наявності будь-яких направляють елементів (межі розділу середовищ, металевих, діелектричних або полупроводящіх трубок, стрижнів і ін.). Такі хвилі називають направляються. Сукупність напрямних елементів утворює напрямну систему. Напрямні системи служать для передачі енергії електромагнітної хвилі від джерела (генератора) до споживача, наприклад, від передавача до антени, від прийомної антени до входу приймача і т.д. У зв'язку з цим напрямні системи називають також лініями передачі енергії або, більш коротко, лініями передачі. Направляючу систему, у якій поперечний переріз і інші параметри не змінюються в поздовжньому напрямку, називають однорідною. На рис. 5.1 зображені поперечні перерізи некоторихіспользуемих на практиці однорідних напрямних систем: двухпроводной (а); коаксіальної (б); екранованої двухпроводной (в); симетричною (г) і несиметричною (д) Полоскова ліній; діелектричного хвилеводу (е); світловода (ж) і порожнистих металевих хвилеводів: прямокутного (з); круглого (і) і еліптичного (к).

Мал. 5.1. Поперечні перерізи однорідних напрямних систем

Всі лінії передачі можна розділити на два класи: лінії відкритого типу (наприклад, рис. 5.1, а, г, д, е, ж) і лінії закритого типу (наприклад, рис. 5.1, б, в, з, і, к) . У лініях передачі закритого типу вся передана енергія зосереджена в області, екранованої від зовнішнього середовища, металевою оболонкою тієї чи іншої форми. У лініях відкритого типу електромагнітне поле, строго кажучи, розподілено в усьому просторі, що оточує лінію. Лінії відкритого типу зазвичай виконують таким чином, щоб переважна частина енергії, що передається була зосереджена в безпосередній близькості до лінії. Проте, лінії відкритого типу схильні до впливу зовнішніх впливів. На хвилі в таких лініях впливають електромагнітні поля, створені іншими джерелами, і зовнішні умови (наприклад, метеорологічні: дощ, сніг, обмерзання).

За структурою поля направляються хвилі діляться на поперечні, електричні, магнітні та гібридні.

Поперечними хвилями, або ТЄМ-хвилями (Т - перша буква англійського слова transvers. Що означає поперечний), називають хвилі, у яких вектори Е і Н перпендикулярні напрямку розповсюдження хвилі, тобто не мають поздовжніх складових. Відзначимо, що відповідно до ГОСТ 18238-72 (Лінії передачі надвисоких частот. Терміни та визначення) ці хвилі покладається називати Т-хвилями. Однак ця назва практично не використовується ні в зарубіжній, ні у вітчизняній літературі. Тому в даному підручнику збережений загальноприйнятий термін ТЄМ-хвилі.

Електричними хвилями, Іліє-хвилями, називають хвилі, у яких вектор Е має як поперечні, так і подовжню складові, а поздовжня складова вектора Н дорівнює нулю. Е-хвилі іноді називають поперечними магнітними хвилями. або TМ-хвилями.

Магнітними хвилями, Іліна-хвилями, називають хвилі, у яких вектор Н має як поперечні, так і подовжню складову, а поздовжня складова вектора Е дорівнює нулю. Н хвилі іноді називають поперечними електричними хвилями. або ТЕ-хвилями.

Гібридними, ілісмешаннимі, хвилями називають хвилі, у яких і вектор Е, і вектор Н поряд з поперечними складовими мають і поздовжні складові.