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Calculateur de fréquence de coupure à guide d'ondes rectangulaire

Calculez les fréquences de coupure pour les modes TE et TM du guide d'ondes rectangulaire, la longueur d'onde du guide et la vitesse de phase

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Formule

f_c(m,n) = (c/2)×√((m/a)²+(n/b)²)

Référence: Pozar, Microwave Engineering 4th Ed., Chapter 3

f_c— Cutoff frequency (Hz)
c— Speed of light (m/s)
a— Waveguide width (m)
b— Waveguide height (m)
m,n— Mode indices

Comment ça marche

Les guides d'ondes rectangulaires supportent la propagation des ondes électromagnétiques avec des modes spécifiques caractérisés par leurs configurations électriques transversales (TE) ou magnétiques transversales (TM). La fréquence de coupure est la fréquence minimale à laquelle un mode spécifique peut se propager dans le guide d'ondes sans atténuation significative du signal. Cela dépend des dimensions de la section transversale du guide d'ondes (a et b) et des indices de mode (m et n). À mesure que la longueur d'onde diminue par rapport aux dimensions du guide d'ondes, des modes d'ordre supérieur deviennent possibles, le mode TE10 fondamental étant généralement le mode de propagation à la fréquence la plus basse dans les guides d'ondes rectangulaires.

Exemple Résolu

Prenons un guide d'ondes rectangulaire de dimensions a = 22,86 mm et b = 10,16 mm, en calculant la fréquence de coupure du mode TE10. En utilisant la formule f_c = c/(2 * sqrt ((m/a) ^2 + (n/b) ^2)), où c est la vitesse de la lumière, nous trouvons : f_c = 3 * 10^8/(2 * sqrt ((1/0,02286) ^2)) ≈ 6,56 GHz. La longueur d'onde guide correspondante serait λg = c/sqrt (f_c^2 - f_cut^2), ce qui correspond à environ 45,6 mm.

Conseils Pratiques

  • ✓Vérifiez toujours que les dimensions du guide d'ondes correspondent à la plage de fréquences requise
  • ✓Envisagez les interactions potentielles entre les modes d'ordre supérieur
  • ✓Utilisez des mesures de précision pour des calculs de coupure précis

Erreurs Fréquentes

  • ✗Négliger les dépendances entre les index de mode
  • ✗En supposant une échelle de fréquence linéaire avec les dimensions du guide d'ondes
  • ✗Ignorer les conditions aux limites électromagnétiques

Foire Aux Questions

Le mode de propagation dépend de la géométrie du guide d'ondes, de la longueur d'onde électromagnétique et des conditions aux limites spécifiques. La fréquence de coupure marque le point de transition pour l'existence du mode.
Les modes TE n'ont pas de champ électrique parallèle à la propagation, tandis que les modes TM n'ont pas de champ magnétique parallèle à la propagation. Chaque mode possède des caractéristiques de coupure distinctes.
Oui, lorsque la fréquence de fonctionnement dépasse les fréquences de coupure pour plusieurs modes, plusieurs modes peuvent se propager simultanément dans le guide d'ondes.
Les dimensions réduites du guide d'ondes augmentent la fréquence de coupure, limitant ainsi efficacement la propagation des basses fréquences.
Les communications par micro-ondes, les systèmes radar, les communications par satellite et la transmission de signaux haute fréquence reposent tous sur une analyse précise du mode guide d'ondes.

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