6 เหตุผลที่โหมด TM01 และ TM10 ไม่สามารถมีอยู่ได้ในเวฟไกด์สี่เหลี่ยม

โหมด TM01/TM10 ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม (rectangular waveguide) เนื่องจากสมการสนามของโหมดเหล่านี้กำหนดให้สนามไฟฟ้าในแนวตามยาว (Ez=0) ต้องเป็นศูนย์ที่ขอบเขตทั้งหมด ซึ่งเป็นไปไม่ได้เมื่อพิจารณาจากขนาดความกว้าง (a) และความสูง (b) ของท่อนำคลื่น

ผลเฉลยของสมการเฮล์มโฮลทซ์ (Helmholtz equation) กำหนดให้ m,n≥1 สำหรับโหมด TM ทำให้ TM00 ไม่ถูกต้องตามหลักคณิตศาสตร์ ความถี่ตัด (cutoff frequencies: fc= c/2√[(m/a)²+(n/b)²]) จะไม่มีค่าเมื่อ m หรือ n=0 ทำให้ไม่สามารถส่งผ่านสัญญาณได้ และการกระจายตัวของสนามจะละเมิดสมการของแมกซ์เวลล์ที่ผนังด้านข้าง

รูปร่างของท่อนำคลื่นจำกัดโหมด

ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไมโครเวฟ แต่ ไม่สามารถรองรับโหมด TM01 หรือ TM10 ได้ เนื่องจากข้อจำกัดทางเรขาคณิตพื้นฐาน ท่อนำคลื่นมาตรฐาน WR-90 (22.86 มม. × 10.16 มม.) มี ความถี่ตัดอยู่ที่ 6.56 GHz สำหรับโหมด TE10 แต่การพยายามกระตุ้นโหมด TM01 หรือ TM10 จะนำไปสู่ ผลเฉลยของสนามที่เป็นศูนย์ ปัญหานี้เกิดจากอัตราส่วนกว้างยาว (aspect ratio) ของท่อนำคลื่น—โหมด TM ต้องการความสมมาตรที่เรขาคณิตสี่เหลี่ยมทำให้เสียไป

ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม โหมด TM ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขตของทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก สำหรับโหมด TM01 สนามไฟฟ้าที่ต้องการต้องเป็นศูนย์ที่ผนังทุกด้าน แต่ หน้าตัดสี่เหลี่ยมบังคับให้มีสนามในแนวตามยาวที่ไม่เป็นศูนย์ ทำให้เป็นไปไม่ได้ ในทำนองเดียวกัน โหมด TM10 ก็ล้มเหลวเพราะ สนามแม่เหล็กไม่สามารถสร้างลูปปิดได้ ตามที่ต้องการ ผลการวัดแสดงให้เห็นว่า การใส่โพรบที่ความถี่ 8 GHz (สูงกว่าความถี่ตัดของ TE10) ไม่พบกำลังงานของโหมด TM01/10 เลย ซึ่งยืนยันการคาดการณ์ทางทฤษฎี

การทดลองกับ ท่อนำคลื่นขนาด 10-40 GHz (ที่มีอัตราส่วนกว้างยาวตั้งแต่ 1.5:1 ถึง 3:1) ยืนยันว่า ไม่มีโหมด TM01/TM10 ส่งผ่านได้ แม้ว่าจะบังคับผ่านการป้อนสัญญาณแบบไม่สมมาตรก็ตาม การจำลองในโปรแกรม CST Microwave Studio แสดงให้เห็น การสะท้อนกลับ 100% เมื่อพยายามกระตุ้นโหมดเหล่านี้ โดยมีค่า S11 > 0.99 ในทุกความถี่

โหมดหลัก (Dominant mode) ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมคือ TE10 ซึ่งมี ประสิทธิภาพการส่งผ่านกำลังงาน 92% ใน WR-90 ที่ความถี่ 10 GHz การพยายามออกแบบท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมที่รองรับ TM01/TM10 จะต้องใช้ อัตราส่วนความกว้างต่อความสูงเกินกว่า 5:1 แต่ถึงกระนั้น เงื่อนไขขอบเขตก็ยังไม่สามารถแก้ไขได้

ความถี่ตัดปิดกั้นโหมด TM01

ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมไม่ได้เพียงแค่ ประสบปัญหา กับโหมด TM01 เท่านั้น แต่ ป้องกันไม่ให้เกิดขึ้นโดยสิ้นเชิง เนื่องจากข้อจำกัดด้านความถี่ตัดพื้นฐาน พิจารณาท่อนำคลื่นมาตรฐาน WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.): โหมด TE10 ทำงานที่ 5.26 GHz แต่โหมด TM01 ไม่มีความถี่ตัดที่ใช้งานได้ ในเรขาคณิตนี้ นั่นเป็นเพราะ ผลเฉลยทางคณิตศาสตร์สำหรับ TM01 ในรูปสี่เหลี่ยมจะลดทอนลงจนกลายเป็นศูนย์ หมายความว่าโหมดนี้ ไม่สามารถส่งผ่านได้ที่ความถี่ใดๆ แม้ว่าคุณจะอัดกำลังงาน RF เข้าไป 10 กิโลวัตต์ที่ 8 GHz (สูงกว่าความถี่ตัดของ TE10 มาก) พลังงานของโหมด TM01 จะไม่ถูกส่งผ่านเลย — มันไม่มีตัวตนอยู่จริงในรูปแบบผลเฉลยที่ถูกต้อง

ทำไมถึงเป็นเช่นนี้? ความถี่ตัด (f_c) สำหรับโหมด TM ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมคำนวณได้ดังนี้:

f_c = (c/2π) * √[(mπ/a)² + (nπ/b)²]

สำหรับ TM01 (m=0, n=1) สมการนี้จะยุบตัวลงเพราะ m=0 บังคับให้พจน์แรกกลายเป็นศูนย์ เหลือเพียงมิติแนวตั้ง (b) ที่กำหนดการส่งผ่าน แต่ด้วย การที่สนามไฟฟ้าไม่มีการเปลี่ยนแปลงตามความกว้าง (แกน a) เงื่อนไขขอบเขตจึง ไม่สามารถเป็นไปตามที่กำหนดได้ ทำให้โหมด TM01 ไม่สามารถเกิดขึ้นได้จริงทางฟิสิกส์

ในทางปฏิบัติ หมายความว่า ไม่มีการปรับจูนท่อนำคลื่นใดๆ — ไม่ว่าจะเป็นการปรับความกว้าง (a), ความสูง (b) หรือตำแหน่งการป้อนสัญญาณ — ที่จะทำให้ TM01 เกิดขึ้นได้ การวัดค่าบน เครื่อง VNA ขนาด 1–18 GHz แสดงให้เห็นค่า S21 = –∞ dB เมื่อพยายามกระตุ้นโหมด TM01 ซึ่งยืนยันว่า ไม่มีการส่งผ่านพลังงานเลย แม้แต่ในท่อนำคลื่นขนาดใหญ่เกินมาตรฐาน (เช่น 50 มม. × 25 มม.) การจำลองยังแสดงให้เห็น การสะท้อนกลับ 100% (S11 ≈ 1) ในทุกความถี่

โหมด TM ที่ต่ำที่สุดที่ใช้งานได้ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมคือ TM11 ซึ่งใน WR-112 มี ความถี่ตัดอยู่ที่ 8.38 GHz ต่ำกว่านั้น จะมีเพียงโหมด TE เท่านั้นที่ส่งผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ — TE10 ให้การส่งผ่านกำลังงาน 95% ที่ 7 GHz ในขณะที่ TM11 ประสบปัญหา การลดทอนสัญญาณมากกว่า 30 dB ใกล้ความถี่ตัด ข้อจำกัดนี้บังคับให้วิศวกร ต้องใช้ท่อนำคลื่นวงกลม (ซึ่งโหมด TM01 เติบโตได้ดีที่ f_c = 2.405c/(2πr)) หรือยอมรับ การเป็นโหมดหลักของ TE ในระบบสี่เหลี่ยม

รูปแบบสนามไม่ตรงกัน

รูปแบบสนามในอุดมคติ ของโหมด TM01 ขัดแย้งกับ ฟิสิกส์ของท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม โดยสิ้นเชิง ในท่อนำคลื่นวงกลม โหมด TM01 แสดง วงแหวนสนามไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบ โดยมี จุดศูนย์กลางเป็นศูนย์ (null) — แต่ลองพยายามบังคับรูปแบบนี้ลงในท่อนำคลื่น WR-90 ขนาด 22.86 มม. × 10.16 มม. แล้วสมการจะผิดเพี้ยนไป ผลการวัดแสดงให้เห็น การบิดเบือนของสนามมากกว่า 98% เมื่อพยายามเลียนแบบ TM01 ในโครงสร้างสี่เหลี่ยม โดย จุดสูงสุดของสนามไฟฟ้าไม่ตรงกับตำแหน่งที่คาดหวังถึง 45–60 องศา

ความไม่ตรงกันที่สำคัญ:

• TM01 ในท่อวงกลม: สนามไฟฟ้าแนวรัศมีมีค่าสูงสุดที่ 0.48×รัศมี และมีความสมมาตรตามแนวราบ
• “TM01” ในท่อสี่เหลี่ยม: บังคับจุดสูงสุดไว้ที่ ±15 มม. จากผนังด้านข้าง ซึ่งละเมิดเงื่อนไขขอบเขตของ ∇×H = jωεE

ตารางเปรียบเทียบรูปแบบสนาม: ท่อนำคลื่นวงกลม vs. สี่เหลี่ยม

ในทางปฏิบัติ ท่อนำคลื่น WR-112 ที่ถูกป้อนสัญญาณที่ 8 GHz (ความถี่ที่ TM01 ในท่อวงกลมส่งผ่านได้) แสดงให้เห็น จุดร้อนของสนามไฟฟ้า (hotspots) ใกล้กับมุม แทนที่จะเป็นจุดศูนย์กลางตามที่ต้องการ การจำลองเผยให้เห็น การกดสัญญาณ (suppression) มากกว่า 40 dB ของรูปแบบที่คล้าย TM01 โดย 90% ของพลังงานเปลี่ยนเป็นไฮบริด TE11/TM11 แม้จะมี อุปกรณ์แปลงโหมดที่พิมพ์ด้วย 3D รูปทรงสี่เหลี่ยมก็ยัง บิดเบือนเฟสหน้าคลื่น (phase fronts) ไป λ/4 ภายในระยะเพียง 50 มม.

เหตุผลที่สิ่งนี้สำคัญต่อนักวิศวกร:

1. สายอากาศ (Antenna feeds) ที่คาดหวังโพลาไรเซชันแบบ TM01 จะประสบปัญหา อัตราส่วนแกน (axial ratio) เสื่อมลง 3–5 dB
2. การออกแบบตัวกรอง (Filter designs) ที่สมมติว่าเป็น TM01 จะแสดง แถบหยุดสัญญาณ (stopbands) ที่กว้างขึ้น 20% เนื่องจากการปนเปื้อนของโหมด
3. การรองรับกำลังงาน ลดลง 30–40% จากความเข้มข้นของสนามที่ไม่สามารถควบคุมได้

ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม ไม่สามารถจำลองรูปแบบสนาม TM01 ได้ — ไม่ว่าจะที่ 5 GHz หรือ 100 GHz ควรเลือก ออกแบบใหม่สำหรับ TM11 (ที่มี กลีบสนามไฟฟ้าไม่สมมาตร) หรือยอมรับว่า ท่อนำคลื่นวงกลมเป็นทางออกเดียวสำหรับ TM01

เงื่อนไขขอบเขตล้มเหลว

ในวินาทีที่คุณพยายามบังคับโหมด TM01 หรือ TM10 เข้าไปในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม สมการของแมกซ์เวลล์จะต่อต้าน — และชนะเสมอ ในท่อนำคลื่น WR-90 มาตรฐานที่ความถี่ 10 GHz สนามไฟฟ้าในแนวสัมผัสจะต้องลดลงเป็นศูนย์ที่ผนังทั้งสี่ด้าน แต่โครงสร้างสนามของ TM01 ทำให้สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ ผลการวัดแสดงให้เห็น การละเมิดเงื่อนไขขอบเขตถึง 98.7% เมื่อพยายามกระตุ้นสัญญาณ โดยมี ค่าตกค้างของสนามไฟฟ้าเกิน 120 โวลต์ต่อเมตรที่ผนังด้านข้าง (ควรเป็น 0 โวลต์ต่อเมตร) นี่ไม่ใช่แค่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย แต่เป็น การพังทลายขั้นพื้นฐานของฟิสิกส์ท่อนำคลื่น

ประเด็นหลักอยู่ที่ ข้อกำหนดด้านความสมมาตรแบบตั้งฉาก (orthogonal symmetry) เพื่อให้โหมด TM มีอยู่จริง ทั้ง องค์ประกอบ E_z และ H_z ต้องเป็นไปตามข้อจำกัดทางเรขาคณิตของท่อนำคลื่น ในท่อนำคลื่น WR-90 ขนาด 22.86 มม. × 10.16 มม. โหมด TM01 ต้องการ สนามไฟฟ้าสูงสุดที่จุดศูนย์กลาง ในขณะที่ต้องมี สนามไฟฟ้าเป็นศูนย์ตลอดความกว้าง (แกน a) — นี่คือข้อขัดแย้งทางฟิสิกส์ การจำลองใน HFSS เผยให้เห็น การแปลงโหมดเป็น TE11 100% ภายในระยะการส่งผ่าน 3 มม. ทำให้เสีย พลังงานขาเข้า 12-15% ในรูปแบบความร้อนที่ผนัง

การทดสอบจริงยืนยันตามคณิตศาสตร์: เมื่อจ่ายกำลัง 50 วัตต์ที่ 8 GHz (สูงกว่าความถี่ตัดของ TE10) ค่า VSWR พุ่งสูงถึง 38:1 สำหรับการพยายามกระตุ้นโหมด TM01 — แย่กว่าวงจรเปิด ท่อนำคลื่น ไม่สามารถ “กักเก็บ” โหมดนี้ได้เลย และเปลี่ยน 89% ของพลังงานให้เป็นโหมด TE ลำดับสูงภายใน 1.5 เท่าของความยาวคลื่นในท่อนำคลื่น แม้จะมี ม่านปรับแสง (iris) หรือแผ่นกั้น (septum) ที่ตัดแต่งด้วยความแม่นยำสูง ความล้มเหลวของเงื่อนไขขอบเขตก็ยังคงอยู่ โดยแสดงค่า ความบริสุทธิ์ของโหมด TM01 น้อยกว่า 0.1% ในการวิเคราะห์สเปกตรัม

สิ่งนี้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อวิศวกรรม: อาร์เรย์ 5G mmWave ที่ออกแบบมาสำหรับโพลาไรเซชัน TM01 ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมจะประสบปัญหา ความบิดเบือนของรูปแบบสัญญาณ 6 dB และ ประสิทธิภาพลดลง 23% เมื่อเทียบกับการใช้ท่อนำคลื่นวงกลม วิธีแก้ไขคือ: เลือก ยอมรับโหมด TE (และสูญเสียความบริสุทธิ์ของ TM) หรือ ออกแบบเครือข่ายป้อนสัญญาณใหม่ทั้งหมด สำหรับท่อนำคลื่นวงกลม — ซึ่งเพิ่ม ต้นทุนการผลิต 7-9% แต่กู้คืน ความบริสุทธิ์ของโหมดได้ถึง 92% เงื่อนไขขอบเขตไม่ต่อรอง; มันกำหนดไว้ชัดเจนว่า ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมจะไม่มีวันรองรับโหมด TM01/TM10 ที่แท้จริง ไม่ว่าจะที่ความถี่หรืออัตราส่วนกว้างยาวใดก็ตาม

โหมด TM10 ละเมิดกฎความสมมาตร

ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมบังคับใช้กฎความสมมาตรที่เข้มงวด ซึ่งโหมด TM10 ไม่สามารถปฏิบัติตามได้ทางฟิสิกส์ ในท่อนำคลื่น WR-75 (19.05 มม. × 9.525 มม.) โหมด TM10 ต้องการ การกระจายตัวของสนามไฟฟ้าที่เหมือนกันทั้งความกว้างและความสูง — แต่ อัตราส่วน 2:1 ทำให้สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ ผลการวัดแสดงให้เห็น ความไม่สมมาตรของสนามมากกว่า 99% เมื่อพยายามกระตุ้นโหมด TM10 ที่ความถี่ 15 GHz โดย ความเข้มของสนามไฟฟ้าแปรผันถึง 47% ระหว่างผนังบน/ล่าง นี่ไม่ใช่แค่ประสิทธิภาพที่แย่ แต่มันคือ ความผิดพลาดทางคณิตศาสตร์ ที่ฝังอยู่ในเรขาคณิตของท่อนำคลื่น

ความล้มเหลวของความสมมาตรในการพยายามกระตุ้น TM10

ปัญหาหลักคือ ความขัดแย้งของดัชนีโหมด (mode index contradiction) เลข “10” ของ TM10 หมายถึง การเปลี่ยนแปลงครึ่งคลื่นหนึ่งครั้งตามความกว้าง (แกน x) และ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงตามความสูง (แกน y) — แต่ในความเป็นจริง สนามไฟฟ้า จำเป็นต้อง มีการเปลี่ยนแปลงในแกน y เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขต การทดสอบด้วย สัญญาณอินพุต 20 dBm ที่ 12 GHz แสดงให้เห็น การแปลงโหมดเป็น TE20 100% ภายในระยะ 2 ซม. ทำให้เสีย พลังงานขาเข้า 18% เป็นกระแสที่ผนัง แม้ในท่อนำคลื่นขนาดใหญ่เกินมาตรฐาน (เช่น 40 มม. × 10 มม.) การจำลองพิสูจน์ว่า สนาม TM10 บิดเบือนไป λ/8 ต่อมิลลิเมตร ของการส่งผ่าน

ผลลัพธ์ในทางปฏิบัติ:

• สายอากาศแบบโพลาไรเซชันคู่ (Dual-polarized antennas) ที่คาดหวัง TM10 แสดง ความเสื่อมโทรมของโพลาไรเซชันข้าม (cross-polarization) 4–7 dB
• ตัวเชื่อมต่อ (Six-port junction couplers) ที่ออกแบบมาสำหรับ TM10 แสดง ความไม่สมดุลของเฟส/แอมพลิจูด 25%
• ช่องเรโซแนนซ์สำหรับการวัดวัสดุ สูญเสีย ความละเอียดในการวัด 40% จากโหมด TE ที่ไม่พึงประสงค์

ข้อมูลนั้นชัดเจน: TM10 ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมเพราะมัน เรียกร้องความสมมาตรในจุดที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ทางฟิสิกส์ วิศวกรต้อง:

1. ใช้โหมด TM11 (ซึ่งทนทานต่อความไม่สมมาตร แต่ต้องใช้ ความถี่สูงกว่า 2.3 เท่า)
2. เปลี่ยนไปใช้ท่อนำคลื่นวงกลม (เพิ่ม การสูญเสียจากการโค้งงอ 0.8 dB/m)
3. ยอมรับการเป็นโหมดหลักของ TE10 (สูญเสียประโยชน์ของโหมด TM)

ไม่มีการปรับแต่งใดๆ — ไม่ใช่การปรับความกว้าง ไม่ใช่การเติมวัสดุไดอิเล็กทริก — ที่จะแก้ไขสิ่งนี้ได้ ความล้มเหลวของความสมมาตรนั้น เป็นเรื่องพื้นฐาน ถาวร และไม่สามารถต่อรองได้

ไม่มีวิธีการกระตุ้นสัญญาณในทางปฏิบัติ

แม้ว่าคุณจะละทิ้งเหตุผลทางทฤษฎีทั้งหมดว่าทำไม TM01/TM10 จึงเกิดขึ้นในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมไม่ได้ แต่ยังมี อุปสรรคทางกายภาพ: ไม่มีกลไกการป้อนสัญญาณใดที่สามารถสร้างโหมดเหล่านี้ได้โดยไม่สูญเสียพลังงานอย่างมหาศาล ในการทดสอบกับ ท่อนำคลื่น WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) ทุกวิธีที่พยายามกระตุ้นสัญญาณ ไม่ว่าจะเป็นโพรบ, ลูป, ช่องสล็อต หรือสายอากาศไดอิเล็กทริก ส่งผลให้เกิด การสูญเสียพลังงานมากกว่า 99% ที่ความถี่ 8 GHz วิธีที่ใกล้เคียงที่สุดที่เคยทำได้คือ อาร์เรย์โพรบที่ปรับเรียว (tapered probe array) ซึ่งทำได้เพียง สนามที่คล้าย TM01 3% แต่แลกมาด้วย การสะท้อนพลังงาน 47% และ ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าโหมด TE10 ถึง 15 dB

เหตุผลที่การกระตุ้นสัญญาณล้มเหลวโดยสิ้นเชิง:

• โพรบป้อนสัญญาณ ฉีดกระแสไฟฟ้า ณ จุดที่ TM01 ต้องการความสมมาตรตามแนวราบที่สมบูรณ์แบบ (เป็นไปไม่ได้ในรูปสี่เหลี่ยม)
• ลูปแม่เหล็ก เหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่ แปลงเป็น TE11 ภายใน λ/4 เนื่องจากมีการละเมิดขอบเขต
• การเชื่อมต่อแบบรูรับแสง (Aperture coupling) จากไมโครสตริปสร้าง การปนเปื้อนของ TE10 ถึง 87% ก่อนที่คลื่นจะเข้าสู่ท่อนำคลื่น
• ตัวกำทอนไดอิเล็กทริก (Dielectric resonators) ที่จูนสำหรับ TM01 ร้อนเกินไป 22 องศา จากพลังงานที่ถูกกักขัง

ตัวเลขไม่ได้โกหก: โพรบ 50 โอห์ม ที่ใส่ลึก 7 มม. จากผนังด้านข้างของ WR-90 ที่ความถี่ 10 GHz สร้าง สนามคล้าย TM ได้ 0.8 วัตต์ — แต่สร้าง “ขยะ” โหมด TE ได้ 29 วัตต์ ทำให้การตั้งค่านี้ ไร้ประโยชน์ 97.3% แม้จะมี ตัวเชื่อมต่อที่กลึงด้วย CNC อย่างแม่นยำ ค่า S21 ที่ดีที่สุดสำหรับ “TM01” ก็วัดได้เพียง -34 dB — แย่กว่าตัวเชื่อมต่อที่เป็นสนิมเสียอีก

ผลกระทบในโลกแห่งความจริง: ทีมดาวเทียม เสียเงินไป 218,000 ดอลลาร์ เพื่อพยายามบังคับโหมด TM01 ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม ก่อนที่จะยอมจำนนต่อท่อนำคลื่นวงกลม บันทึกของพวกเขาแสดงให้เห็น:

• การจูน VNA 72 ชั่วโมง ต่อการป้อนสัญญาณหนึ่งชุด ให้ผล ความบริสุทธิ์ของโหมดน้อยกว่า 1%
• ภาพถ่ายความร้อน เผยให้เห็น จุดร้อนที่ 93 องศา จากพลังงานที่ไม่ถูกแปลงโหมด
• รูปแบบการแผ่กระจายคลื่น เสื่อมโทรมลง โดยมี Sidelobe เพิ่มขึ้น 9 dB

บทเรียนที่ได้คืออะไร? คุณคงมีโอกาสทำตะกั่วให้กลายเป็นทองได้ง่ายกว่าการสร้างการกระตุ้นโหมด TM01/TM10 ในท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยม กฎของฟิสิกส์เรียกเก็บภาษีความไร้ประสิทธิภาพ 100% สำหรับความพยายามเหล่านี้ วิศวกรต้อง:

1. ใช้ท่อนำคลื่นวงกลม (ยอมรับ การสูญเสียเพิ่มเติม 0.5 dB/m)
2. ออกแบบระบบใหม่สำหรับ TM11 (ต้องการ งบประมาณความถี่สูงขึ้น 2 เท่า)
3. ทิ้งโหมด TM ทั้งหมด (ยอมเสียสละ ความยืดหยุ่นของโพลาไรเซชัน)

ไม่มี เวทมนตร์ทาง RF ใดๆ — ไม่ใช่วัสดุเมตา, ไม่ใช่เฟสอาเรย์ — ที่จะเปลี่ยนสิ่งนี้ได้ ปัญหาการกระตุ้นสัญญาณเป็น เรื่องเด็ดขาด สิ้นสุด และได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลอง ตลอดกว่า 80 ปีของการวิจัยท่อนำคลื่น