Modos híbridos HEM

Modos híbridos HEM.

Generalmente los modos dentro de una guía de onda dieléctrica de forma plana serán TE y/o TM. Sin embargo, para la varilla cilíndrica dieléctrica de la figura 2.7, los modos puros TE(H) y TM(E) existen sólo cuando las configuraciones del campo son simétricas e independientes de . Sin embargo, los modos que presentan variaciones angulares  no pueden ser modos puros TE o TM [10].[pic 1][pic 2]

Por otro lado, las configuraciones de campo que son combinaciones de los modos TE y TM pueden ser no simétricas y presentar variaciones angulares . Tales modos son referidos usualmente como modos híbridos, y son designados por los estándares de la IEEE como . HE cuando los modos TE(H) predominan, o EH cuando los modos TM(E) predominan.[pic 3][pic 4]

La frecuencia de corte está determinada por el mínimo radio eléctrico de la varilla dieléctrica ); para pequeños valores de ) los modos no se pueden propagar sin ser atenuados dentro de la guía. Sin embargo, existe un modo híbrido que no tiene frecuencia de corte, llamado . Debido a su frecuencia de corte cero, se le llama modo dominante y es utilizado más ampliamente en guías de onda dieléctricas de varilla y en antenas tipo end-fire. Este modo  es también referido como el modo dipolo.[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Las componentes eléctricas y magnéticas de los modos  y , en una guía de onda cilíndrica, están dadas respectivamente por las siguientes ecuaciones.[pic 9][pic 10]

Para el modo  ,[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Mientras que para el modo  tenemos,[pic 14]

[pic 15]

Utilizando las Ecs. (2.43) a la (2.48) y (2.49) a la (2.54) y seleccionando sólo los términos que poseen simultáneamente variaciones de  en la componente  y variaciones de  en la componente  , permite escribir HEM dentro de la guía  de la siguiente manera:[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

donde

[pic 23]

Los coeficientes  y  no son independientes entre sí y su relación puede[pic 24][pic 25]

encontrarse al aplicar las condiciones de frontera apropiadas.

Para que la varilla dieléctrica actúe como guía de onda, es necesario que los campos fuera de la varilla  sean del tipo evanescente, los cuales presentan decaimiento en la dirección radial. La tasa de la atenuación es una función del diámetro de la varilla.[pic 26]

A medida que el diámetro de la varilla decrece, ocurren los siguientes cambios.

...