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Titolo: onde e.m. non trasversali a frequenze elevate?

in un testo riguardante le linee di trasmissione dei segnali elettrici
ho letto che le onde elettromagnetiche formate dai segnali elettrici
presenti all'interno dei fili sono trasversali rispetto alla direzione
del conduttore stesso, tuttavia con l'aumentare della frequenza i campi
non rispettano più questa regola: se tale affermazione è vera perché
lo è? E' in tal caso, in che modo si distribuiscono le onde
elettromagnetiche? Grazie.

 ha scritto:

Dipende dal mezzo fisico.
Le linee di trasmissione fisiche possono essere ad uno o a due 
conduttori. Nel primo caso rientrano i classici cavi coassiali o i 
doppini, nel secondo ad esempio le guide d'onda.
A seconda della frequenza in gioco, si innescano modi di propagazione 
guidata di E e H differenti. Il modo più semplice è l'onda TEM 
(trasverso elettro-magnetica) in cui sia E sia H giacciono sul piano 
perpendicolare all'asse di propagazione. Si verifica che questo modo è 
possibile solo in mezzi con DUE conduttori. Salendo in frequenza si 
possono avere modi di propagazione più variegati, ad esempio TE 
(trasverso-elettrico) o TM (trasverso-magnetico) nei casi di guide 
d'onda rettangolari, in cui solo uno dei due campi giace sul piano 
perpendicolare, mentre l'altro ha una componente non nulla lungo l'asse 
di propagazione. Di modi TE e TM ne esistono di ordini infiniti, e la 
loro frequenza di innesco dipende da alcuni parametri fisici come la 
dimensione delle sezioni della guida d'onda.
Ad esempio commercialmente esistono guide d'onda tarate per trasportare 
segnali a 7-8 GHz, a 10,5-13 GHz, a 15-18 GHz, a 23 GHz, a 28 GHz, 38 
GHz e oltre. Per ciascuna di queste famiglie la sezione geometrica della 
guida d'onda cambia.
Per quanto riguarda gli andamenti, è un pò complicato riassumerli qui. 
Cmunque sia un buon testo sulla propagazione libera / guidata (Io ho 
usato il Ramo - Whynney - Van Duzen) ti può spiegare meglio.
 
-- 
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congelati da oltre 18 anni

Affinche' nel cavo domini il modo TEM (campo elettrico e campo
magnetico perpendicolori alla direzione di propagazione), e' necessario
che la distanza tra i due conduttori sia trascurabile rispetto alla
lunghezza d'onda.
Intuitivamente, se la distanza e' piccola, l'onda non ha lo "spazio per
formarsi".
Al crescere della frequenza, cioe' al diminuire della lunghezza d'onda,
la distanza tra i conduttori inizia a farsi sentire, e i campi assumono
una configurazione piu' complicata con componenti lungo la direzione di
propagazione, venendo quindi a mancare l'ipotesi TEM sulla quale si
basa la teoria delle linee.
Ci sono delle strutture in cui questo e' voluto appositamente, vedi ad
esempio le guide d'onda in cui vigono i modi TE e TM.
Ciao

freenuma ha scritto:

A parte alcune questioni su cui torno dopo, in relazione alle risposte
che hai gia' avuto, debbo corregere un punto di quello che dici.
Le onde e.m. non sono "presenti all'interno dei fili": in condizioni
ideali all'interno dei conduttori i campi e.m. sono nulli.
Le onde di cui sopra le trovi nello spazio *tra* i conduttori in una
linea bifilare, o nello spazio tra conduttore interno ed esterno in
un cavo coassiale.
maestr...@yahoo.it
 ha scritto:

Vorrei separare pero' gli aspetti teorici da quelli pratici.
Dal punto di vista teorico e' vero che ogni linea, comunque
configurata, ha un insieme infinito di modi di propagazione, per
ciascuno dei quali esiste una frequenza critica, al disotto della quale
quel particolare modo non puo' esistere.
Bisogna pero' distinguere le guide dai cavi coassiali o dalle linee
bifilari: una guida tipicamente non e' che un tubo, magari di sezione
rettangolare invece che circolare.
Nelle guide il modo TEM *non e' possibile*, a nessuna frequenza.
E' invece possibile nelle linee bifilari e nei cavi coassiali, che
hanno sezione non semplicemente connessa.
Inoltre non esiste frequenza critica per il modo TEM.
Va anche detto che il modo TEM e' l'unico non dispersivo, ossia con
vel. di propagazione che non dipende dalla frequenza.
Data la linearita' delle eq. generali dell'elettromagnetismo, i
diversi modi possono coesistere senza disturbarsi; in ogni situazione
concreta potra' venire eccitato l'uno o l'altro o piu' d'uno, a
seconda di come e' realizzata l'eccitazione.
Di regola si cerca di escludere che vengano eccitati piu' modi, se non
altro a causa appunto della diversa velocita'.
Questo lo si puo' garantire nel modo piu' semplice tenendosi al
disotto della soglia per l'eccitazione di modi superiori.
Le mie conoscenze, da buon fisico :) sono assai piu' sul lato teorico
che sul lato applicativo, quindi se ho detto cose inesatte sul secondo
aspetto qualcuno mi correggera'.
 
-- 
Elio Fabri