Lecture1 (Техника и электроника СВЧ (Часть 1))
Описание файла
Документ из архива "Техника и электроника СВЧ (Часть 1)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "физика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Lecture1"
Текст из документа "Lecture1"
Лекція 1
Існують локаційні пристрої, які повинні працювати на ~мм, ~100ГГц. Оскільки ~1м мають малу роздільну здатність, а оптичний діапазон швидко поглинаються постає необхідність вивчення НВЧ діапазону.
Перші НВЧ прилади виникли під час 2-ї світової війни при створенні РЛС. Застосування НВЧ електроніки:
-
Малопотужна електроніка: НВЧ телебачення – супутникове, мобільні телефони, комп’ютери.
-
Потужна електроніка: НВЧ - піч, РЛ – електроніка.
Фізичні причини виділення діапазону НВЧ
D – розмір об’єкта. При - закон Кірхгофа, Ома, - використовуються закони променевої оптики, - НВЧ діапазон, диференційна інтерференція. Отже в НВЧ не можемо користуватись законами Кірхгофа і геометричної оптики. Закони Кірхгофа мають місце до якихось частот та швидкості розповсюдження інформації – швидкості світла.
Р озглянемо малюнок. Даний ланцюг можна розрахувати за допомогою закону Ома, поки генератор – постійного струму. Розглянемо змінну напругу: електрон почне рух тоді, коли сигнал про потенціал дійде до нього: . Якщо частота генератора така, що , то в той час, як електрон рухається в одну сторону, генератор вже сформував зворотній потенціал, тобто існують струми в різних напрямках. Отже не можна використовувати звичайні закони.
Описаний ефект – ефект запізнення.
-
на частоті при таких працюють РЛС. На частоті 10ГГц при ніяких законів Кірхгофа, Ома вже застосовувати не можна.
-
Виникнення випромінювання. При змінному струмі можливе випромінювання, на його характеристики впливає відстань між дротами по відношенню до . 50Гц: ~100км. Тому зі збільшенням частоти основна енергія знаходиться поза провідником у вигляді поля.
-
При високій частоті – густина струму розподілена нерівномірно, електрони рухаються в скін шарі товщиною ~1мкм. Тому опір потрібно рахувати іншими законами.
Найбільш розвинутий оптичний діапазон НВЧ.
Рівняння Максвела 2-ого порядку описують всі електромагнітні явища:
де - густина струму, - напруженість ЕП, - напруженість МП, - індукція МП, - індукція ЕП, - густина заряду, - поверхневий струм.
Поки що монополь Дірака не виявлено.
Знаки розставлено відповідно до положення векторів , та напрямку розповсюдження хвилі - утворюють праву трійку. Це – не всі рівняння Максвела, у такій формі їх іноді називають рівняннями Герца.
Рівняння записано в СГСЕ. В системі СІ не буде , - це зручно, але в СІ опір вільного простору скінчений, що немає фізичного змісту.
Ці диференційні рівняння в частинних похідних другого порядку неоднорідні. Хоча з точки зору математики рівняння Максвела лінійні. Але лінійні рівняння ніколи не описують підсилення, генерації і т.д. Електромагнітні процеси нелінійні. Нелінійність обумовлюється речовиною, яку описують рівняння: . Народження електрону - позитивної пари в вакуумі – нелінійний процес. Крім цього можна генерувати гармоніки, 1 з 1050 фотонів зливаються і дають новий фотон.
, (А/см2), поверхневий струм - , (А/см).
Матеріальне рівняння – рівняння неперервності. . Ніякого струму не може бути якщо заряд не виноситься.
- це рівняння в частинних похідних, тому дуже важливі граничні та початкові умови. Всі фізичні поля неперервні з точки зору фізики.
Магнітне поле всередині металу(має уявні розриви): .
Не буває нульової товщини тому всередині металу буде плавний перехід, тому що поля неперервні.
В векторному вигляді:
(1)
(2)
Якщо змінимо граничні умови, то все повністю змінюється. - права трійка. Тому знак “-“ в .
У рівняннях в комплексній формі цього немає. Мінус там може бути в 1-му і 2-му рівнянні в системі (*).
Гранична умова в ідеальному металі: (для нетензорного середовища). - для металу.
Якщо присутнє , то за рахунок сили Лоренца виникає струм. Для напівпровідника:
У застосуванні граничних умов головне те, що ми не розв’язуємо рівняння в середині матеріалу, а розв’язуємо рівняння лише на поверхні.