Расчет длин волн в свободном пространстве, в прямоугольном волноводе, критической длины волны

Длина электромагнитной волны в свободном пространстве определяется по формуле

где с= 299 792 458 м/с – скорость света в вакууме, f – частота электромагнитной волны.

Критической длиной волны называется то значение длины волны в свободном пространстве, выше которого волна в волноводе заданной ширины распространяться не может и затухает по экспоненциальному закону. Критическая длина волны в прямоугольном волноводе определяется по формуле

где a – размер широкой стенки волновода, b – размер узкой стенки прямоугольного волновода. m, n – индексы типа волн, равные количеству вариаций поля в поперечном сечении волновода вдоль широкой и узкой стенок.
Если рабочая длина волны λ_р> λ_кр, режим работы называется режимом отсечки.
Основным типом волны в прямоугольном волноводе является волна H₁₀. У неё имеется продольная составляющая магнитного поля, а индексы типа волн m=1, n=0. Для этого типа волны критическая длина наименьшая и равна λ_кр=2a.
Длина волны в волноводе типа H₁₀ определяется по формуле

При уменьшении рабочей длины волны до λ_р=a, в волноводе начинает распространяться волна первого высшего типа, при дальнейшем уменьшении длины волны в волноводе создаются условия для распространения следующих высших типов. Режим, при котором в волноводе распространяется хотя бы один высший тип волны, называется многоволновым, его при проектировании волноводных устройств следует избегать.