kx,ky称为分离常数,他们与波导的类型和尺寸有关。上述方程是二阶齐次方程,其通解
形式与kx2,ky2的取值范围有关。考虑到矩形波导的边界条件,取三角函数形式的通解:
X(x)=Asinkxx+Bcoskxx Y(y)=Csinkyy+Dcoskyy 边界条件为:x=0和x=a处,Ez=0和
y=0和y=b处,Ez=0 式中的A,B,C,D为待定常数,故Ez(x,y)=
(Asinkxx+Bcoskxx)(Csinkyy+Dcoskyy)应用边界条件来确定待定常数A,B,C,D分离常数kx,ky。
在x=0处,应该有Ez(0,y)=0,地0=B(Csinkyy+Dcoskyy),则B=0 此时Ez(x,y)=
Asinkxx(Csinkyy+Dcoskyy)在x=a处,应该有Ez(a,y)=Asinkxa(Csinkyy+Dcoskyy)=0
显然不能取A=0,只有取kx=mπ/a,m=1,2... 此时Ez(x,y)=Asin(mπ/ax)(Csinkyy+Dcoskyy)
在y=0处,应有Ez(x,0)=Asin(mπ/ax)D=0,则D=0 此时Ez(x,y)=ACsin(mπ/ax)sinkyy=
E0sin(mπ/ax)sinkyy 在y=b处,应有Ez(x,b)=E0sin(mπ/ax)sinkyyb=0 应取ky=nπ/b,
n=1,2,... 则Ez(x,y)=E0sin(mπ/ax)sin(nπ/by)
式中的E0=AC由波的激励源确定,把约定不写出的传播因子e-γz加回去,则得Ez(x,y,z)=
E0sin(mπ/ax)sin(nπ/by)e-γz TM波的其余场分量可由公式求得 式中的
kc2=kx2+ky2=(mπ/a)2+(nπ/b)2 m和n分别代表场量沿a边和b边变化的半周期数 m和n的每种组合
对应于一种可能的传播模式(或波形),称为TMmn模。显然,m和n皆不可为0,故最低阶模为TM11