电磁波的模式有什么类型

电磁波模式在数学上是无源麦克斯韦方程在所给条件下的线性独立的特解，它们有无穷多种。在给定边界条件（包括无穷远处辐射条件）下可能独立存在的确定的电磁场分布规律，又称场型。

我们先看一下模式的定义：模式是指特定频率的能量集中在特定结构中的形式。谐振器中的模式是指谐振频率及其谐振形式，在波导或传输线的情况下，它是指（特定频带的）电磁波传播的形式。这与能量根据结构特性集中在特定频率的现象有关。这里重要的是模式最终由结构的形状决定。这意味着为了让用户使用特定模式，必须设计结构以使所需的频率能量收敛到模式。

**电磁波的模式都有什么类型呢？ **

我们首先看一下传输模式，待会再聊谐振模式。在实际应用中，TEM、TE、TM 三种传播模式被广泛应用于电路/结构设计中常用的传播模式。这是由电磁波传播的方向以及E场和H场是否相互垂直决定的。

TEM （ 横电磁波）：当电磁波的传播方向与 E 场和 H 场都垂直时，如下图所示：

传输线的方式有微带线、带状线、同轴线、共面波导、平行板等。由于两种金属在某一方向平行行进，所以E场和H场可以在行进方向上同时相互垂直存在。

TE ** **（横向电）：当只有 E 场垂直于行进方向时。

TM (Transverse Magnetic) **：当只有 H 场垂直于运动方向时。 **

这种模式是在一般金属波导（波导）的情况下形成的，与传输线不同，平面波的特定场分量的反弹效应发生在一个金属管内，因此E场或H场都不能垂直向行驶方向。波导的TE和TM模式是根据结构特点自动确定的，为了使用特定的模式，相应地确定了波导的尺寸。用平面图可能很难理解，但是如果仔细观察上图，您会发现 E 场或 H 场中只有一个垂直于电磁波的传播方向，看起来好像是特定的场上下反射。图中可以看出，两个方向施加的场都与运动方向垂直，而上下方向施加的场被反射，其角度不断变化，因此不垂直于运动方向.

**模式系数 **

在模式中，像TE 21和TM 01 一样，指示阶次的系数作为下标被附加，并且它们主要被归类为在TE/TM波中重要的。电磁波以电压跨越+和-的半波长为单位具有最强的共振特性。下图显示了矩形波导的横截面，从 概念上很容易理解TE 10和 TE 20模式之间的区别。在TE 30的情况下，在一个单位行进路径中存在三个半波长分量，而在TE 01的情况下，这意味着在与下图垂直的方向上沿着单位行进路径存在一个半波长。它并不完全如下图所示进行，但很容易理解模式系数与波数有关。

制造普通矩形波导时 ，模式的创建顺序为TE 10 - TE 20 - TE 01 -TE 11 、TM 11 ... 在这里，模式的产生并不意味着它是人工制造的，而是随着电磁波相对于结构特性来回移动，能量自动收敛到模式。这里，能量最集中的第一种模式称为主导模式。由于模式与波长有关，因此根据结构特性，电磁波可能难以传播。所以波导中有一个截止频率。