Плотность поверхностного тока на направляющей плоскости

На идеальной проводящей плоскости в электромагнитном поле возникнет ток. Так как электропроводность плоскости бесконечна, этот ток будет поверхностным. Знание картины распределения поверхностного тока необходимо для анализа работы и конструирования реальных металлических волноводов.

Поверхностный ток на идеальной отражающей плоскости численно равен модулю проекции вектора Н на эту плоскость и направлен перпендикулярно ей. В Е-волне вектор напряженности магнитного поля направлен вдоль оси у, значит, поверхностный ток будет протекать вдоль оси z. С учетом этого получим:

(2.16)

где

- комплексная амплитуда вектора плотности поверхностного тока.

Эта формула описывает бегущую волну тока, вектор которого ориентирован вдоль направления распространения волны, оси z.

Поверхностный ток, создаваемый Е-волной, ориентирован вдоль направления распространения волны.

Распределение вектора плотности тока, создаваемого Е-волной, имеет следующие особенности. Во-первых, ни модуль вектора плотности поверхностного тока, ни направление его протекания не зависит от координаты у потому, что электромагнитное поле от нее не зависит. Во-вторых, в направлении распространения волны, то есть вдоль оси z, поле имеет периодическую структуру. В одной половине длины волны ток течет в положительном направлении оси z, а в другой – наоборот, что соответствует полуволнам магнитного поля. Между любыми двумя соседними полуволнами, вдоль оси у, имеется линия, на которой модуль вектора плотности поверхностного тока равен нулю.

Необходимо помнить, что это распределение движется в направлении распространения волны.

Иной будет структура поверхностного тока Н-волны. В этом случае на границе раздела вектор Н имеет единственную составляющую, направленную вдоль оси z и поверхностный ток будет ориентирован перпендикулярно этой оси. Значит, выражение для комплексной амплитуды вектора плотности поверхностного тока примет вид:

(2.17)

Так же, как и в Е-волне, направление тока меняется на противоположное с шагом в половину длины волны. Однако в Н-волне поверхностный ток протекает не в продольном, а в поперечном направлении.

Поверхностный ток, создаваемый Н-волной, ориентирован поперек направления распространения волны.

Эти результаты позволяют при заранее известной поляризации падающей волны заменить сплошной металлический отражатель системой параллельных проводящих стержней, пластин, проволок и т. д. Эти проводники должны размещаться с шагом 0,1λ или чаще и быть ориентированными вдоль линий поверхностного тока. Тогда плоскость и ряд параллельных проволок будут работать примерно одинаково. Если же стержни разместить перпендикулярно линиям тока, они работать не будут, и направляемая волна перестанет существовать.