Podręcznik

2. Prowadnice TEM

Można wykazać, że zależności pól w prowadnicy TEM od zmiennej z są identyczne jak dla fali płaskiej w przestrzeni nieograniczonej. Podobnie możemy uzyskać równanie falowe określające wektory ET lub HT w postaci (1-42). Oznacza to, że wektory pól E i H są do siebie prostopadłe i prostopadłe do kierunku propagacji z.
Współczynnik propagacji fali w linii TEM jest taki sam jak w nieograniczonym ośrodku o parametrach materiału wypełniającego prowadnicę falową, czyli

$\gamma =\sqrt{j\omega \mu (\sigma +j\omega \varepsilon )}=\alpha +j\beta ;$

(1-62)

Dodatkowo, relacje (1-44) między wektorami pól elektrycznego i magnetycznego obowiązują dla prowadnic TEM, czyli

$\mathbf{E}_T=Z_{f}\mathbf{H}_T \times \mathbf{i}_z;$

$\mathbf{H}_T=\frac{1}{Z_{f}}\mathbf{i}_z \times \mathbf{E}_T;$

(1-63a)
(1-63b)

oraz spełniona jest poniższa relacja

$Z_{f}=Z_{w}=\sqrt{\frac{j\mu }{\sigma +j\omega \varepsilon }}.$

(1-64)

Zasadnicza różnica między cechami pół fali płaskiej w ośrodku nieograniczonym i pól w linii TEM jest związana z tym, że pola w ośrodku nieograniczonym nie zależą od zmiennych w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali, natomiast w prowadnicy TEM, w której muszą być spełnione określone warunki brzegowe na powierzchni przewodników linii, pola na ogół zależą od tych zmiennych.
Warto zapamiętać, że prowadnicę falową charakteryzują dwa parametry: współczynnik propagacji $\gamma$ oraz impedancja charakterystyczna Z₀. Pierwszy z tych parametrów jest wielkością polową, której obliczenie wiąże się w ogólności z rozwiązaniem równań Maxwella. Drugi jest wielkością obwodową, wyznaczaną z zastosowaniem definicji (1-65):

$Z_{0}=\frac{U}{I};$

(1-65)

w której U i I są amplitudami napięcia i prądu fali poruszającej się w jedną stronę.
Definicja Z₀ jest przydatna przy analizie obwodów zawierających prowadnice falowe i elementy reprezentowane przez układy zastępcze o stałych skupionych.