TEM, TE, TM 모드

1. 전파모드

어떤 구조물에서 특정 주파수의 에너지가 집충되는 형태를 의미함. 

전송 모드는 전자기파가 진행하는 방향이, 전기장(E) 필드의 수직 여부 및  자기장(H) 필드의 수직 여부에 따라 결정됨. TEM, TE, TM 모드가 존재함.

 

(1) TEM(transverse electro magnetric)

전자기파 진행 방향과 E 필드(전기장), H 필드(자기장) 모두 수직

 

(2) TE(transverse electric)

전자기파 진행 방향과 E 필드(전기장)만 수직

 

(3) TM(transverse magnetic)

전자기파 진행 방향과 H 필드(자기장)만 수직

 

 

 

2. 도파관과 전파모드

(1) 도파관이란

　1) 도파관(waveguide)이란 전송 선로의 종류로써 다른 전송 선로와 달리, 한 개의 금속(도체)로만 이루어진 관(tube) 모양을 하고 있다. 예를 들어, 관의 단면은 원형 또는 사각형이다.

　2) 도파관은 손실이 적고 고전력을 처리할 수 있다. 따라서, 레이더와 같이 높은 전력을 사용하는 곳에서 사용될 수 있다.

　3) 도파관은 차단주파수 이하의 파는 전파하지 못하는 특성이 있기 때문에, 일종의 고역 통과 필터(high pass filter)의 성질을 갖는다. 

　4) 치수가 큰 도파관일수록 낮은 차단 주파수를 갖는다. 치수가 작을수록 높은 차단 주파수를 갖는다. 치수가 클수록 무겁고 값이 비싸므로, 실제 사용에는 적합하지 않다. 따라서, 높은 주파수가 이용될 수 있는 '초고주파 대역'이나 '밀리미터파 대역'에서 주로 사용될 수 있다.  

 

(2) 도파관 전파모드 - TE/TM

　일반적인 금속 Waveguide(도파관)의 경우 형성되는 모드이며, transmission line과 달리 하나의 금속관 내에서 평면파의 특정 field 성분의  bounce효과가 일어나기 때문에, E field나 H field중 어느 한쪽은 진행방향에 수직일 수가 없다. 이러한 도파관의 TE,TM 모드는 구조특성에 따라 자동적으로 결정되는 것으로서, 특정한 모드를 사용하기 위해서는 도파관의 크기를 그에 맞게 결정하게 된다. 

　도파관에 분포하는 전기장과 자기장은 도파관의 벽에서 경계조건을 만족해야 한다. 경계조건을 만족하는 전자파의 형태는 다양하고, 이에 따라 TEmn 혹은 TMmn이 정의된다. m, n은 x 축/y축을 따라 분포하는 피크의 개수를 나타낸다.

 

http://www.kathrynindiana.com/pages/science/Physics/waveguides

(3) 비도파관 전파모드 - TEM

What are waveguides? - Electrical e-Library.com (electricalelibrary.com)