Anwendung in der Mikrowellentechnik
Hohlleiter sind Wellenleiter. Sie bestehen aus einem metallischen, im Idealfall beliebig gut leitfähigen Metallgehäuse, das von einem Dielektrikum, üblicherweise Atmosphäre (Luft), gefüllt ist. Für Satellitenanwendungen wird als Dielektrikum das Vakuum betrachtet. In einem Hohlleiter können sich elektromagnetische Wellen ausbreiten.
Allgemein sind diese elektromagnetischen Wellen als Überlagerung schräg einfallender, fortlaufend an den Wänden des Hohlleiters reflektierter linear polarisierter Freiraumwellen vorstellbar. Die Feldverteilung im Hohlleiter ergibt sich aus der Berechnung der Wellengleichungen unter Berücksichtigung der Randbedingungen an den metallischen Wänden. So hat das elektrische Feld nur senkrechte Komponenten auf der metallischen Oberfläche, das magnetische nur tangentiale. Während Wellen im freien Raum nur Feldkomponenten senkrecht zur Ausbreitungsrichtung besitzen, zeichnen sich Wellen im geschlossenen Raum durch Feldkomponenten senkrecht und längs zur Ausbreitungsrichtung aus.
Für einen Rechteckhohlleiter ist, wie vorangehend bereits erwähnt, die größte Abmessung ausschlaggebend. Das heißt, die Breite bestimmt die ausbreitungsfähigen Wellen in diesem Leiter.
Für die E-Welle in Ausbreitungsrichtung gilt:
Wobei m und n die Modenzahlen darstellen (m: x-Richtung (lateral) und n: y-Richtung (horizontal) bzgl. Darstellung Ausbreitungsmoden). a ist wiederum die maximale Abmessung des Hohlleiters (hier die Breite b).
Hieraus ergibt sich, dass der sogenannte Grundwellentyp der E-Wellen die E11-Welle ist, da obige Gleichung mit den Werten m=0 oder n=0 zu Ez = 0 führt, und somit keine E-Komponente in Ausbreitungsrichtung besteht. Somit müssen im Rechteckhohlleiter mindestens E11-Wellen in Ausbreitungsrichtung entstehen können.
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