Поделиться Поделиться

ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ

Дмитренко В.П., Логачова Л.М.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

З ДИСЦИПЛІНИ

"ЕЛЕКТРОДИНАМІКА ТА ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ"

“Технічна електродинаміка та поширення радіохвиль”,

для студентів фаху 6.090.701 “Радіотехніка”

та 6.092.400 ”Інформаційні мережі зв’язку”

всіх форм навчання

Частина3

«Напрямні хвилеводні системи »


Конспект лекцій з дисципліни “Технічна електродинаміка та поширення радіохвиль ”, “Електродинаміка та поширення радіохвиль ” для студентів фаху 6.090.701 “Радіотехніки ” та 6.092.400 “Інформаційні мережі зв’язку ” всіх форм навчання. Частина 3./Укл. Дмитренко В.П., Логачова Л.М. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2009. - 55 с.

Укладачі: доцент, к.т.н. Дмитренко В.П.

ст. виклад. Логачова Л.М.

Рецензент: проф. д.т.н. Карпуков Л.М.

Відповідальний за випуск: Л.М. Логачова, ст. викладач

Затверджено

На засіданні кафедри

“Радіотехніки та телекомунікації”

Пр..№1 від «01» вересня 2009р.

.


ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

ДСК - декартова система координат

ЕМП - електромагнітне поле

ЕМХ - електромагнітна хвиля

КК - коаксіальний кабель

КХ - круглий хвилевід

ЛП - лінія передавання

НС - напрямна система

НСЛ - несиметрична смужкова лінія

НХ - напрямлена хвиля

ОР - об'ємний резонатор

ПХ - прямокутний хвилевід

ССЛ - симетрична смужкова лінія

ЦСК - цилиндрична система координат


ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ…………………………………………………… 3

1 ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ………………………………… 5

1.1 Класифікація напрямлених хвиль……………………………………... 7

1.2 Поперечне хвильове число…………………………………………….. 8

1.3 Зв'язок між Es, Hs та Ez, Hz……………………………………………... 9

1.4 Загальні властивості напрямлених хвиль……………………………...11

Критична частота (довжина хвилі)……………………………………….. 11

1.4.1Поздовжні стала розповсюдження та довжина хвилі в ЛП. Дисперсія……………………………………………………………………12

1.4.2Залежність характеристик напрямлених хвиль від їх типу………...13

1.4.3.1 Хвиля ТЕМ................................................................................ 13

1.4.3.1Хвилі типу Е............................................................................... 15

1.4.3.2Хвилі типу Н………………………………………………………....18

1.4.4 Гранична умова для Hz на поверхні провідника…………………… 20

2 ПРЯМОКУТНИЙ ХВИЛЕВІД………………………………………….. 22

2.1. Хвилі типу Е в прямокутному хвилеводі...................................... 23

2.1.1 Розв'язання хвильового рівняння для складової Ez.................... 23

2.1.2 Знаходження невідомих Кх, Ку та К........................................... 24

2.1.3 Знаходження поперечних складових Es та Hs............................. 25

2.1.4 Структура поля для хвиль типу Е................................................ 26

2.1.5 Хвилі типу Н в прямокутному хвилеводі.................................... 30

2.1.6 Діаграма хвиль прямокутного хвилеводу................................... 31

2.1.7 Хвиля Н10 вПХ.............................................................................. 32

2.1.8 Структура поля хвилі Н10 для ПХ............................................... 33

2.1.9 Поляризаційні властивості хвиль типу Н.................................... 35

2.2. Круглі хвилеводи........................................................................... 37

2.2.1 Хвилі типу Е в круглому хвилеводі............................................. 38

2.2.2 Магнітні хвилі (Н) круглому хвилеводу..................................... 45

2.2.3 Діаграма хвиль круглому хвилеводу……………………………… 46

2.2.4 Струми на стінках прямокутного та колового хвилеводів...... ...46

3. КОАКСІАЛЬНА ЛІНІЯ..................................................................... 49

3.1 Хвиля ТЕМ в коаксіальній лінії...................................................... 49

3.2 Особливості конструкції КК........................................................... 52

3.3 Хвилі вищого типу в коаксіальній лінії.......................................... 52

3.3.1Хвилі типу Е................................................................................. 52

3.3.1 Хвилі типу Н................................................................................. 53

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ......................................................................... 55


ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ

На відміну від хвиль, які вільно розповсюджуються в оточуючому просторі, є такі хвилі, що можуть існувати тільки в присутності деяких напрямних елементів. Це напрямлені хвилі. Сукупність напрямних елементів створює напрямну систему - хвилеводну систему, наприклад хвилеводи. Хвилеводні системи потрібні для передавання енергії е.м.х. від їх джерела до споживача. В зв'язку з цим хвилеводні системи називають також лініями передавання (ЛП) енергії, або коротко - ЛП.

ЛП зветься регулярною (однорідною), якщо її повздовжня вісь є прямою лінією, а поперечний переріз та властивості заповнення не змінюються по довжині.

ЛП повинні задовольняти деяким технічним вимогам. Головні з них:

- мала величина сталої втрат;

- забезпечення потрібного рівня передаваємої потужності;

- масогабаритні визначники (чинники);

- економічні критерії;

Не існує універсальних ЛП, які задовольняли б всім цим вимогам у всіх смугах частот, які використовуються в техніці. Навпаки, склалась тенденція розробки нових типів ЛП, які б відповідали вимогам нових частотних діапазонів - міліметрових, субміліметрових хвиль.

Фізичні принципи дії ЛП різні; вони залежать від їх геометро-електричних параметрів та діапазону частот. Типові ЛП зображені на рис. 1.1.

Кожна з цих ЛП поздовжньо однорідна, тобто не міняє своїх фізичних властивостей в одному прямолінійному напрямку, за який далі будемо приймати напрямок вісі z. Принцип дії ЛП оснований на концентрації енергії е.м.х. в деякому об'ємі, тому розповсюдження е.м.х. в них повинно відрізнятися по υф, βх і т.і. від розповсюдження е.м.х. в вільному просторі. Е.м.х., які розпо­всюджуються в напрямних системах, звуть напрямленими хвилями. Для класи­фікації таких хвиль згадаємо співвідношення між ортами будь якої ортого­нальної системи координат q1, q2, q3. Хай її орти ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 1 , ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 2 , ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 3 , тоді

ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 4 як що ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 5 ,

причому послідовність обходу повинна бути такою, щоб орти створювали праву трійку.

Далі будемо використовувати декартову та циліндричну системи координат, зображені на рис. 1.2.

Далі розглянемо класифікацію напрямлених хвиль.


ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 6

Рисунок 1.1 – Типові лінії передавання

ХВИЛІ В НАПРЯМНИХ СИСТЕМАХ - Инвестирование - 7 Рисунок 1.2 - Системи координат

← Предыдущая страница | Следующая страница →