波导与腔体：边界选择允许的模式

金属波导和谐振腔通过导体边界限制电磁场，只允许满足边界的离散模式。与双导体传输线不同，空心单导体波导通常没有TEM模式，而以TE或TM模式传播。

截止频率

模式只有高于截止频率才能传播，低于截止时沿轴指数衰减。波导不是对所有频率的空管，横向尺寸决定截止。

TE模式沿传播方向无电场分量，TM模式无磁场分量。模式编号表示横截面场变化次数；具体定义依几何坐标而定。

理想波导中相速度可大于真空光速，但群速度小于光速，两者乘积有特定关系。相位超光速不携带可控信息，不能违反相对论。

封闭边界让三个方向都离散，特定频率储能增强。品质因数由导体、介质和辐射损耗决定；高Q带来窄带和长建立时间。

探针或环的位置、方向需与目标模式电场或磁场重叠。放在场节点上即使频率正确也难以激励。实际不连续还可能激发高阶模式。

模式正交使不同理想模式可分别展开，但弯头、台阶和粗糙会发生转换。设计单模工作频带时要同时远离主模截止与下一模式截止，并计入尺寸公差和材料变化。

练习：求矩形波导主模截止频率，画横截面场，并判断工作频带内是否会出现高阶模式。