Champs E_y, H_x, H_z ; fréquence de coupure f_c, β, longueur d’onde guidée λ_g ; gabarits de sections WR.
À propos du modèle
Un guide d’ondes rectangulaire sans pertes, de dimensions intérieures a (grande paroi) et b, rempli d’un milieu homogène d’indice ε_r, supporte des modes TE et TM. Le mode dominant est TE₁₀, avec k_c = π/a et f_c = c/(2a√ε_r). Pour k = nω/c, n = √ε_r, il y a propagation si k > k_c : β = √(k² − k_c²), λ_g = 2π/β ; si k < k_c — atténuation sous la coupure α = √(k_c² − k²). On montre E_y, H_x, H_z pédagogiques, en harmonique +z ; pas de pertes aux parois, ni de couplage à d’autres modes, ni de dispersion fréquentielle de ε_r. Les gabarits WR sont des dimensions indicatives en mm.
Public : Électrodynamique et hyperfréquences, après le TEM sur une ligne bifilaire : mode TE₁₀ et fréquence de coupure.
Notions clés
guide d’ondes rectangulaire
mode TE₁₀
fréquence de coupure
constante de propagation
longueur d’onde guidée
atténuation sous la coupure
mode dominant
Comment ça marche
Pour TE₁₀, la section montre E_y, H_x, H_z. Fréquence de coupure f_c = c/(2a√ε_r) ; au-dessus de la coupure on calcule β et λ_g, au-dessous le coefficient d’atténuation α. Les gabarits WR donnent un ordre de grandeur des dimensions ; modèle idéal : sans pertes, un seul mode.
Questions fréquentes
Pourquoi TE₁₀ ne dépend-il que de la largeur a ?
Pour TE_mn, k_c² = (mπ/a)² + (nπ/b)². Le minimum, m = 1, n = 0, donne k_c = π/a ; pour n = 0 il n’y a pas de dépendance en y.
Que signifient ⊙ et ⊗ ?
On regarde selon +z, hors de l’écran. H_z est selon l’axe : champ positif — ⊙, champ négatif — ⊗.
Pourquoi le panneau du bas change-t-il à la coupure ?
On montre |E_y| dans la coupe x–z à y = b/2. Au-dessus de la coupure — onde progressive sin(ωt − βz) (tirets — pas λ_g) ; au-dessous — e^{−αz}.
Les gabarits WR sont-ils des dimensions exactes ?
Des valeurs nominales pour le cours ; les guides réels ont des tolérances et des pertes.