Os modos descrevem a distribuição dos campos, não três caminhos físicos dentro do tubo. Para comparar TE, TM e híbridos, define primeiro a estrutura. Um guia metálico oco uniforme suporta TE e TM; não suporta o modo TEM habitual de uma linha coaxial ideal.
O que significa transversal
Considera z como a direção de propagação. Num modo TE, Ez = 0 e pode existir Hz. Num modo TM, Hz = 0 e pode existir Ez. Isto não significa que desapareça todo o campo elétrico ou magnético.
A energia é transportada pelo campo eletromagnético. Nas paredes metálicas existem correntes e perdas resistivas, incluindo efeito pelicular. Um guia oco não elimina essas perdas por dispensar o condutor central.
1. Modos TE
Num guia retangular em ar com largura a maior do que a altura b, TE10 é normalmente o modo fundamental. Os índices identificam variações transversais. Em TE, um índice pode ser zero, mas não ambos.
A frequência de corte TE10 é c/(2a). Para WR-90, a = 22,86 mm e b = 10,16 mm, resultando em aproximadamente 6,56 GHz. A banda de utilização habitual, 8,2–12,4 GHz, é diferente do corte.
Não se deve chamar a 8,2 GHz a frequência de corte teórica. Nem toda a região imediatamente acima do corte é uma banda prática de baixa reflexão para a montagem completa.
2. Modos TM
No retângulo ideal, os índices m e n de TM são ambos diferentes de zero. A fórmula comum de corte é fc,mn = (c/2)√[(m/a)² + (n/b)²].
No WR-90, TM11 corta perto de 16,15 GHz, não a 6,56 GHz. TE20 corta perto de 13,11 GHz e TE01 perto de 14,75 GHz. Assim, TM11 não é um modo propagante normal na banda habitual do WR-90.
| Modo no WR-90 em ar | Corte aproximado |
|---|---|
| TE10 | 6,56 GHz. |
| TE20 | 13,11 GHz. |
| TE01 | 14,75 GHz. |
| TM11 e TE11 | 16,15 GHz. |
3. Modos híbridos
Modos híbridos têm componentes longitudinais elétricas e magnéticas. Podem surgir em estruturas dielétricas ou em guias e cornetas com condições de contorno apropriadas, incluindo certas estruturas corrugadas.
HE11 é importante em algumas alimentações corrugadas. Não é um terceiro modo fundamental que se acrescenta automaticamente ao WR-90 liso. Uma sobreposição arbitrária de TE e TM também não identifica, por si só, um modo próprio híbrido da estrutura.
TEM e sinais abaixo do corte
TEM tem Ez e Hz nulos. Uma linha coaxial ideal com preenchimento homogéneo suporta TEM sem corte geométrico inferior diferente de zero. A estrutura de dois condutores é essencial nessa comparação.
Abaixo do corte, um modo do guia uniforme torna-se evanescente. Pode existir campo junto de uma descontinuidade e acoplamento através de uma secção curta. Não há um valor comum de atenuação superior a 100 dB/m aplicável a qualquer frequência e secção.
Dispersão, perda e montagem
No modelo sem perdas, vg = c√[1−(fc/f)²]. Para TE10 em WR-90 a 10 GHz, vg é aproximadamente 0,755c e λg aproximadamente 39,7 mm.
A velocidade de fase pode exceder c nesse modelo sem transportar informação acima de c. Dispersão não equivale a dissipação: modos superiores não acrescentam obrigatoriamente 3 dB/m de perda.
Flanges e curvas devem manter geometria, alinhamento e excitação previstos. Precisão mecânica não assegura universalmente VSWR inferior a 1,1 nem impede todas as conversões modais.
Como escolher e verificar
Especifica banda, secção, modos de entrada e saída, perdas, reflexão e potência. Para componentes multimodo, identifica em que modo se mede a transmissão; energia noutro modo não é necessariamente calor.
Consulta as equações de guia de onda e as dimensões retangulares. Uma ligação RF loop-through descreve uma função de passagem, não outro modo eletromagnético.
