Determinación del modo de transmisión de guías de ondas

En primer lugar, si su guía de ondas es un conductor hueco, no puede admitir los modos TEM. Debe haber al menos dos conductores separados (aislados eléctricamente entre sí) en la sección transversal de la guía de ondas para que se propaguen los modos TEM. La razón es que la dependencia del campo transversal de un modo TEM es la misma que la de un campo estático, como explico en detalle en esta respuesta aquí . Es decir, los campos son de la forma$\vec{E}(x,y) \,E_z(z \pm c\,t)$y$\vec{H}(x,y) \,H_z(z \pm c\,t)$, dónde$\vec{E}(x,y) = -\nabla \phi_E(x,y)$y$\vec{H}(x,y) = -\nabla \phi_H(x,y)$. Entonces, en una sección transversal dada, un conductor debe ser una superficie equipotencial. Si hubiera solo uno de esos conductores, en el campo lejano se vería como un hilo cargado, con líneas de campo dirigidas radialmente, por lo que el potencial en el campo lejano variaría como$\log r$, que no es físico porque es divergente. Debe haber dos conductores para que las cales de campo comiencen y terminen por separado. Asimismo, dentro de un conductor hueco, no puede haber campo estático, por lo tanto, no puede haber campo TEM. Entonces, las guías de onda TEM son cosas como cables coaxiales (conductor externo y central), pares trenzados y líneas de tiras de microondas con dieléctrico intercalado entre dos conductores.

Para saber si la guía de ondas será TE o TM (o, de hecho, híbrida), debe observar los detalles de la sección transversal y la frecuencia a la que está trabajando. La respuesta completa es que debe observar los problemas de valores límite completos para las ecuaciones de Maxwell para la sección transversal de la guía de ondas. Si se trata de una guía de ondas rectangular, la constante de propagación en función de la frecuencia es la misma expresión para los modos TE y TM: la única diferencia es que los modos TE tienen una frecuencia de corte más baja, por lo que si se trabaja por encima del corte TE pero por debajo del corte TM, el campo será T.E. Ver este documento:

Sección 13.4 en el curso de conferencias en línea del MIT "Campos electromagnéticos y energía" por Herman Haus y James Melcher

La sección particular que necesita (13.4) está en: http://web.mit.edu/6.013_book/www/chapter13/13.4.html