Waveguide Propagation Mode, Waveguide Phase Constant   도파관 전파모드, 도파관 위상정수

1. 도파관 전파모드

  ㅇ TE 모드 (Transverse Electric Field/Wave, 횡방향 전계)
     - 도파관에서 파가 유도되는 방향으로 자계성분 있으나 전계성분이 없음.
        . 즉, 전계 만이 유도되는 방향에 수직 (Ez = 0, Hz ≠ 0)

  ㅇ TM 모드 (Transverse Magnetic Field/Wave, 횡방향 자계) 
     - 도파관에서 파가 유도되는 방향으로 전계성분 있으나 자계성분이 없음. 
        . 즉, 자계 만이 유도되는 방향에 수직 (Ez ≠ 0, Hz = 0)

       

  ㅇ TE,TM 파가 유도될 수 있는 선로 
     - TE,TM 파는 속이 비어있는 단일 도체 내의 공동(空洞,cavity)에서 주로 존재
        . 직사각형, 원형 도파관 등의 형태

  ㅇ 모드에 따라 차단주파수가 있음 
     - 차단주파수 이하의 파는 전파하지 못함


2. 도파관 형태별 전파모드 구분

  ㅇ 평행 평판 도파관 (Parallel-plate Waveguide)
     - TE 모드,TM 모드,TEM 모드들이 모두 존재 가능

  ㅇ 구형 도파관 (Rectangular Waveguide) 
     - TE 모드,TM 모드 만이 존재 가능 (TEM 모드 존재 않음)


3. 구형 도파관의 전파모드 차수, 위상정수, 차단주파수

  ㅇ 구형 도파관 전파모드 
     - 경계조건을 만족하는 어느 특정 전기장,자기장 형태를 갖는 전자파 만 전송 가능 
        . 구체적으로 도파관 구조 치수,주파수 등에 관련된 모드차수로 표현됨

  ㅇ 모드 차수(Mode index) m,n : TEmn, TMmn
     - m : 장축 방향의 반파 변화의 수
        . 장축(x축) 방향으로 전기장 피크(최고치)가 몇 개 있는가를 말함
     - n : 단축 방향의 반파 변화의 수
        . 단축(y축) 방향으로 전기장 피크(최고치)가 몇 개 있는가를 말함
     

  ㅇ 도파관 위상정수
     

     - k : 전파의 진행방향을 나타내는 위상정수  (도파관 매질 물성에 의존)
        
     - kmn : 도파관 횡방향(x,y평면)의 위상정수  (도파관 구조에 의존)
        
     - βmn : 도파 방향(z축)의 위상정수  (도파관 매질 물성,구조에 모두 의존)

  ㅇ 도파관 차단주파수
     

  ㅇ 기본 모드 (Dominant Mode) 
     - 각 모드는 특정 모드 주파수에 상응함
     - 가장 낮은 주파수의 모드 : TE10
        . 도파관 전송 중에 모드변환될 염려가 없는 가장 안정된 단일 모드