Uma linha ideal de duas placas condutoras paralelas suporta TEM. A afirmação de impossibilidade é incorreta. Diferencie dois condutores com preenchimento homogêneo de um guia oco formado por uma única parede condutora fechada.
1. O significado de TEM
Para propagação ao longo de z, TEM significa Ez = 0 e Hz = 0. Os campos elétrico e magnético existem e são transversais ao eixo.
Isso não significa que a onda só se move transversalmente ou não pode ter β diferente de zero. Em TE falta a componente longitudinal elétrica; em TM, a magnética, enquanto a outra componente longitudinal está presente.
2. Dois potenciais nas placas
Considere placas em y = 0 e y = d, idealmente infinitas na largura. No modelo TEM homogêneo, E pode apontar ao longo de y e H ao longo de x, com sinais escolhidos para fluxo de energia ao longo de z.
E é normal ao condutor, atendendo à condição de campo elétrico tangencial nulo na superfície perfeita. As placas transportam as correntes correspondentes. Não é obrigatório um condutor central com formato coaxial para haver TEM.
3. Ausência de corte inferior geométrico não nulo
No caso homogêneo sem perdas, β = ω√(με), e a velocidade de fase é v = 1/√(με). Com ar ela é próxima de c. TEM não possui corte inferior geométrico diferente de zero.
Isso não contradiz os cortes dos modos superiores. O funcionamento real de fonte, transições e carga em frequências muito baixas depende também do circuito.
4. Tratar modos superiores separadamente
Para placas ideais com variação através do vão, os cortes superiores são fc,m = m/(2d√(με)), com m = 1, 2, … . Em ar e d = 10 mm, o primeiro corte é aproximadamente 15,0 GHz.
Logo, esse vão não implica desaparecimento de TEM acima de 1 GHz. Quando um modo superior se torna permitido, sua excitação depende da fonte e das descontinuidades; TEM não precisa desaparecer.
5. Impedância de campo e de linha
A razão dos campos transversais TEM é η = √(μ/ε). Para placas largas de largura finita w, com w muito maior que d e desprezando bordas, a impedância terminal aproximada é Z0 ≈ ηd/w.
Em ar, d = 1 mm e w = 20 mm dão cerca de 18,8 Ω. Os aproximadamente 377 Ω da razão de campos não são a impedância de porta de toda linha.
6. Largura finita e dielétrico não homogêneo
Uma peça real exige avaliar bordas, perdas condutoras, alimentação, curvas e radiação. A largura finita sozinha não transforma automaticamente toda linha de dois condutores em quase-TEM.
Microstrip com ar e substrato costuma ser descrito por quase-TEM. Coaxial homogêneo é exemplo TEM. A ausência de TEM comum num tubo oco de parede única não pode ser transferida para duas placas separadas.
Conferir o modelo
Registre conexões elétricas dos condutores, meio, portas e fronteiras. Examine campos, constante de propagação e modos superiores. O número fornecido pelo software nem sempre é o índice analítico.
Curto-circuitar externamente as placas ao longo de toda a estrutura muda o problema. Não compare esse caso sem ressalvas com dois condutores separados excitados por uma fonte.
A explicação de placas paralelas identifica TEM. Para comparar com uma seção retangular fechada, use as equações de guia com as fronteiras correspondentes.
