Определение волновода. 
Исследование волноводной нагрузки с магнитной стенкой на грибовидном метаматериале

В данной работе внимание обращено к конкретному варианту применения искусственных периодических структур в качестве нагрузки волновода прямоугольного сечения. Поэтому имеет смысл обратиться к понятию «волновода» и рассмотреть некоторые его характеристики.

Так, согласно определению, данному в [10], под волноводом в общем смысле понимается «любая передающая линия в диапазоне сверхвысоких частот». В контексте данного исследования необходимо уточнить этот термин. В дальнейшем под волноводом будет подразумеваться «свободная передающая линия, выполненная в виде полой металлической трубы, не содержащей внутренних проводников». Основное назначение данной конструкции — передача энергии излучения на сверхвысоких частотах (СВЧ) и ультравысоких частотах (УВЧ) волн длиной от 2 мм до 70 см [11]. Электромагнитное поле волны сосредоточено целиком внутри волновода, поэтому можно говорить об отсутствии потерь на излучение при учете, что толщина стенок превышает глубину проникновения поля в металл. Волноводная конструкция представляет собой линию передачи с распределенными параметрами, по которой возможно возбуждение бегущей или стоячей волны (в зависимости от режима). Геометрические формы волноводной техники различны: они могут иметь круглое сечение, иметь ответвления, быть изогнутыми. Наше внимание будет обращено на волноводы прямоугольного сечения.

Важной характеристикой волновода являются размеры его поперечного сечения. Важно, чтобы выполнялись соотношения:

где л — длина распространяющейся волны в свободном пространстве, a и b — размеры широкой и узкой стенки волновода соответственно. Также значение имеет критическая длина волны л_кр или критическая частота f_кр, которые задают условия распространения:, где m и n — параметры, определяемые типом волн. Стандартно рассматривается поперечная электрическая волна низшего типа H₁₀ (рис. 5).

Волноводные конструкции являются неотъемлемым элементом СВЧ-техники, например, резонаторов, фильтров, направленных ответвителей, входят в состав радиолокационных станций, антенн.