Реферат на тему Поширення електромагнітних хвиль у однозв’язних закритих лініях передачі - Фізика - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему Поширення електромагнітних хвиль у однозв’язних закритих лініях передачі. Прямокутний хвилевід. Круглий хвилевід. Хвилеводи із складною формою поперечного перерізу. [5, 6] Дослідження хвиль у порожнистих хвилеводах однозв’язної форми виконується за наступних припущень: 1) стінки хвилеводу – ідеальні провідники (σ = ∞); 2) всередині хвилеводу – ідеальний діелектрик (σ = 0, ε = μ = 1). Складові поля у порожнистому хвилеводі прямокутного поперечного перерізу розмірів a b (a>b) розміщеного так, щоби початок системи координат знаходився у лівому нижньому куті прямокутника, вісь Ox спрямована вздовж сторони a, Oy – вздовж b, Oz – вздовж напрямку поширення хвилі залежать від її типу. TM-хвилі (Bz = 0). Частинними випадками розв’язку першого з хвильових рівнянь (5.11) є вирази типу (5.13а): , , , , , (6.1) де Е0 – амплітуда поздовжньої складової напруженості електричного поля; m = 1, 2, ...; n = 1, 2, ...; . (6.2) Критична довжина цієї хвилі . (6.3) Залежності (6.1) свідчать про те, що у площині поперечного перерізу хвилеводу структура поля відповідає стоячим хвилям. Числа m і п визначають кількість півхвиль, що укладаються у відрізках a і b відповідно. Величини цих чисел хвиль визначають k┴, λкр, а тому і усі параметри спрямованої хвилі. Отже, ці числа однозначно визначають тип хвилі, який позначається символом ТМmn. TE-хвилі (Ez = 0). Аналогічно до попереднього випадку, хвилі цього типу позначаються символом ТЕmn; числа m і n мають той самий зміст, що й у TM-хвилі. Складові поля описуються виразами: , , , , . (6.4) На відміну від ТМ-хвилі, один з індексів у (6.1) може бути рівним нулю, оскільки при цьому спрямована хвиля існує ( ). При відмінних від нуля індексах m і n критична довжина, а тому й усі решта параметри спрямованих хвиль обох типів однакові. Це означає, що умови поширення хвиль типів ТEmn і ТМmn однакові. Такі хвилі називаються виродженими. У хвилеводі може поширюватись велика кількість хвиль, що відрізняються типом, структурою поля, критичною довжиною та іншими параметрами. Проте при цьому виникають спотворення сигналів, що передаються і підвищується рівень шумів. Тому до хвилеводів ставиться вимога забезпечення однохвилевого режиму. Найпростіше задовольнити ці вимоги при використанні спрямованої хвилі, критична довжина якої якнайбільша; така хвиля називається основною, а решта – вищими. Оскільки a > b, то згідно (6.3) основною хвилею у прямо-кутному хвилеводі є ТЕ10, для якої λкр = 2a. Складовими поля цієї хвилі є , , , , (6.5) а основними параметрами – , , , і . Потужність, що переноситься у прямокутному хвилеводі: а) основною хвилею ; (6.6а) б) хвилею ТЕmn ; (6.6б) в) хвилею ТМmn . (6.6в) Структура поля у хвилеводі круглого поперечного перерізу у циліндричній системі координат, вісь Oz якої співпадає з напрямком поширення хвилі, описується функціями Бесселя Jm(k┴r) та їх першими похідними: а) ТМ-хвилі , (6.7а) , (6.7б) ; (6.7в) б) ТЕ-хвилі , (6.8а) , (6.8б) . (6.8в) Значення параметра k┴ знаходяться, залежно від типу хвилі, з умови: а) , для ТМ-хвилі (R – радіус хвилеводу); б) , для ТЕ-хвилі і визначають критичну довжину хвилі . (6.9) Значення аргументів νmn = k┴R функцій Бесселя та її похідної, при яких виконуються ці умови наведені у табл. 1 додатку. Аналогічно до попереднього випадку, хвилі позначаються символами TEmn і TMmn, тільки тут характеристичні числа m і n мають інший зміст: число m визначає порядок функції Бесселя і дорівнює кількості цілих стоячих хвиль, що укладаються на колі поперечного перерізу хвилеводу, а n – визначає номер кореня рівняння Jm(k┴r) = 0 або J′m(k┴r) = 0, відповідно до типу хвилі, і характеризує розподіл поля стоячої хвилі вздовж радіуса хвилеводу. Основною хвилею циліндричного хвилеводу є хвиля ТЕ11, а потужність, що переноситься нею . (6.10) За реальних умов частина енергії електромагнітної хвилі у напрямних системах витрачається на нагрівання стінок і втрачається в діелектрику. Внаслідок цього амплітуди поля стають залежними від довжини шляху z, пройденого хвилею, змінюючись за експоненціальним законом: , (6.11) де α – коефіцієнт згасання хвилі. Його можна подати у вигляді α = αд + αпр, де αд – коефіцієнт згасання хвилі в діелектрику, а αпр – у провідних стінках напрямної лінії. Перший з них визначається параметрами хвилі і діелектрика згідно формули αд = k2tgδ/(2β), (6.12) а другий – ще й розмірами спрямованої хвилі. Зокрема, для основної хвилі у хвилеводі прямокутного перерізу , (6.13) а у хвилеводі круглого перерізу, (6.14) де RS – поверхневий опір одиниці довжини хвилеводу.
1 2 3 4 5 Категория: Фізика \| Добавил: Aspirant (06.05.2013)
Просмотров: 399 \| Комментарии: 1 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: