Modi TEM

[mazzy89]

Salve a tutti. E' la prima volta che mi avvicino alla studio di campi elettromagnetici. Stiamo affrontando la propagazione in strutture guidanti. Mi sono imbattuto nel concetto di modi TEM e devo dire che non sto riuscendo ad immaginarmelo nella testa. Secondo la definizione del mio prof. si ha modo TEM quando il campo elettro-magnetico è tutto trasverso alla componente di propagazione cioè non ha componenti lungo l'asse z. Sto facendo fatica a comprendere questa definizione o meglio ad immaginarmela. Innanzitutto come orientiamo la struttura? qual è l'asse z?

[DirtyDeeds]

Tipicamente si prende l'asse coincidente con un asse della struttura guidante rispetto al quale questa sia invariante per traslazioni. Per esempio, per una guida cilindrica l'asse viene fatto coincidere con l'asse del cilindro.

[mazzy89]

Ok bene grazie DIrtyDeeds questo è già un passo avanti. Ora supponendo che la direzione di propagazione sia appunto z e questo è molto facile ad immaginarlo cioè esempio per un cavo coassiale la direzione z corrisponde proprio alla direzione lungo cui si estende tutta l'anima. Perché lungo questa direzione le componenti del campo elettro-magnetico sono nulle cioè Ez=0 e Hz=0?

[DirtyDeeds]

Perché lungo questa direzione le componenti del campo elettro-magnetico sono nulle cioè Ez=0 e Hz=0?

Non è che siano necessariamente nulle queste componenti. Esistono dei modi di propagazione in cui queste componenti sono nulle, ma ce ne sono anche altri. Perché possano esistere questi tipi di modi, per un teorema di analisi sulle funzioni armoniche, il dominio che definisce le condizioni al contorno della guida non deve essere semplicemente connesso. Per esempio, un cavo coassiale supporta i modi TEM (e infatti può essere usato per trasmettere segnali a bassa frequenza, fino alla DC), mentre una guida rettangolare no. Anche una guida dielettrica come una fibra ottica supporterebbe i modi TEM, ma l'attenuazione sarebbe così elevata (perché il campo si estenderebbe all'infinito) da non poterla utilizzare per propagare segnali a bassa frequenza.

[deltax]

Ciao, per quanto dirtydeeds stia stato preciso e conciso, ti do anche io la mia risposta. Secondo me tu fai il ragionamento inverso, ovvero dici "campo EM è zero perché si chiamano TEM" invece è proprio l'opposto, "si chiamano TEM perché il campo EM è zero". Sembra una banalità ma se ci pensi hai la risposta alla tua domanda, il campo EM non è messo a 0 a priori, ma per una particolare struttura (come quella del cavo coassiale, o della linea bifilare) sviluppando le equazioni si vede che sia il campo magnetico sia quello elettronico è nullo, e da qui il nome TEM.In altre strutture, come la guida d'onda metallica (rettangolare, circolare ecc) i modi guidati sono TE (solo E=0) e TM (solo H=0).
Il problema dell'asse è solo una convenzione, infatti sarebbe più giusto dire TEMz (e TEz e TMz) se si riferisce l'asse z come asse di simmetria, in quanto non è mica scontato, e dipende sempre dal tuo sistema di riferimento. Se per qualche ragione il tuo asse di simmetria della struttura è x, allora avrai i modi TEMx (o TMx o TEx). Se dici TEM indichi che la struttura supporta il modo TEM nell'asse di simmetria. Come detto da dirtydees molte volte nei testi è preso l'asse z come asse di simmetria e quindi si parla di modo TEM sottointentendo che è z.