传输线中的电磁波模式简介

大家好，今天继续我们的射频入门学习。

在《同轴线》一文中，我们详细介绍了同轴线的相关知识，并介绍了同轴线中的电磁波的模式：TEM模，TE模和TM模。很多同学对电磁波的模式可能有些迷糊，今天我们一起来学习一下，解开大家的迷糊。

电磁波的模式是指在导波系统中能够单独存在的电磁场的结构或者分布，所以又称为波型。通常根据模式是否具有纵向分量，主要分为两大类。这里的纵向分量就是指沿着传输方向的分量，一般在坐标系中用z-轴表示，如下图所示，同轴线的坐标系示意图。

第一类是无纵向分量，即磁场和电场都没有纵向分量，这样电磁波只具有横向电场和横向磁场分量，所以称为横电磁模或者横电磁波，英文缩写为TEM模。TEM模的电磁场分量处于传输线的横截面内，只能由两个或者两个以上的导体构成，比如 上文所学的同轴线，平行双线，带状线等。

对于同轴线来说，在横截面上电场从一个导体指向另一个导体，磁场则环绕内导体。在传输方向上，电场或者磁场周期分布。

TEM 模电场和磁场的分布（虚线表示磁场，实线表示电场）

第二大类就是有纵向分量，这里面又可以分为三小类。

①，电场有纵向分量，而磁场只有横向分量，这样的电磁波称为横磁模——TM模/TM波；因为纵向只有电场分量，所以又叫做电波， 电模，简记为 E波或者E模。所以呢，当大家在文献中看到TM模或者E模的时候，不要迷糊，这两个就是一个东西，两个名称而已。横磁模的磁力线在传输线横截面为闭合曲线，而电力线则为空间曲线。

TM11 模电场和磁场的分布（虚线表示磁场，实线表示电场）

同样的，如果磁场有纵向分量，电场只有横向分量的话，这样的电磁波就是横电模——TE 模/TE 波；因为磁场有纵向分量，所以又叫做磁模或者磁波，H模或者H波。TE模的电场线在传输线的横截面上分布。

TE10 模电场和磁场的分布（虚线表示磁场，实线表示电场）

还有一种是电场和磁场在传输方向上都有分量，这类模式称为混合模或者混合波，电磁模  EH模，和磁电模 HE模，以及纵截面磁模 LSM模和纵截面电模 LSE模等都是混合模。混合模可以看成是TE模和TM模的线性叠加。混合模主要存在于开放传输系统或者不规则传输系统中。

如何区分电磁模和磁电模，LSM模和LSE模呢？

如果场的纵向分量以磁场为主，横向分布类似于TE模，这种混合模被称为磁电模， HE模，相反如果纵向分量以电场为主，横向分布类似于TM模，这种混合模则被称为电磁模 EH模；

如果沿着电磁波的传播方向（纵向）剖面上仅存在磁场的混合模则被称为纵截面磁模，LSM模；如果纵向剖面上仅存在电场的混合模则为纵截面电模， LSE模。

混合模在实际应用中比较少，这里只了解概念即可。

下一节，我们一起来学习一下波导相关的。在5G开始的时候，波导又火了一把，我觉得随着移动通信频率的升高，波导的重要性会愈发明显。