Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Так как метод возмущений пригоден для малых воз- мущений, то целесообразно ввести параметр малости не-[ — 311— (е — 1) ~' г( )а (е — 1) Рч дм Ыг а 21~ ~,/О ~Ам — )~ 2н™ о Аш.:=.Лго лс)' — . . Лы 2!7 (3-7-34) Рис. 3-34. Подстройка частоты резонатора металлическим штырем (а) и металлической пластиной (о). Рнс. 3-36. Волноводс неоднородностью в виде однородного стержня. (3-7-35б) — 312— 3!3 = однородности с(. Для неоднородности в виде сферы нли цилиндра это диаметр, а для пластины — толщина.
Напряженности полей в выражении (3-7-33) находят методом квазистатического приближения, согласно которому предполагается, что на протяжении «параметра малости» поле в резонаторе постоянно. Если с(<).„(6, где йт — длина волны в гиротропной неоднородности, то квазистатическое приближение дает точность не хуже' 5%. Так как компоненты тензоров 11е;д)1 и 11рм11 в общем случае являются комплексныл»и величинами, то формула возмущения (3-7-33) определяет комплексный сдвиг частоты Л<гь который на основании выражения (3-6-29) ыокет быть представлен в виде Первый член этого выражения определяет изменение резонансной частоты, второй — изменение добротности. Для случая чисто электрогиротропного возмущения в выражение (3-7-33) следует подставлять велнчину Ы))дгд)1 =О, а для чисто магнитогиротропного возмущения величину Л11егд11 =О.
' С помощью введенного в резонатор гиротропного тела, магнитная или электрическая проницаемость которого изменяется управляющим магнитным илп электрическим полем, осуществляют быструю перестройку резонансной частоты. Такой способ перестройки называется электрическим, так как при этом не требуется механического перемещения каких-либо частей резонатора. При изотропном возмущении Л1!)к»д11=)д — 1, Л11вчд)1= =е — 1 и, следовательно, формула (3-7-33) принимает вид: ро) (р — 1) Н Н„г()г+ е ) (е — 1) Е, Е„*с(р (3-7-35) юг )тг Из последней формулы следует, что внесение в резонатор диэлектрика (в>1, )д=!) вызывает изменение частоты, определяемое выражением ((е — !) Е,Е„г()г (3-7-35а) 2 1 Е„Е„г(Р т. е.
уменьшает собственную частоту резонатора. Введение тонкого диэлектрического стержня в цилиндрический резонатор с волной Ео,о (рис. 3-82) с учетом выражения (3-6-7), вызывает изменение частоты Если неоднородность представляет собой хорошо проводящее тело (рнс. 3-84), то согласно формуле (3-7-17) изменение собственной частоты резонатора определяется выражением ро) М» "1 + ео) ЕОЕво"' ого юг Ж' Формула эта справедлива и в случае деформации стенки резонатора (рис. 3-85); из нее также следует, что вве- го1 Ен~ = 1 оэ!ло Нм ! го! Н"„е= — 1'соео Е'„с (3-7-37) дение в область максимального электрического поля идеально проводящего тела уменьшает резонансную частоту резонатора, а помещение такого тела в область максимального магнитного поля — увеличивает ее.
На этом основана подстройка частоты резонаторов введением в них подвижных металлических штырей (винтов) или пластин (рис. 3-84). Рассмотрим волновод с неоднородностью в виде гнротропной области 5! (рис. 3-86), характеризующейся тензорами магнитной ((реп~~ и электрическон ((е!л(( провицаемости, причем, внутри области (( !л о (( (( Ми (хт хв) (! (( бм (( +Л (( р!и (( (( есо ((=(( е„(х,, х ) ((=((бм ((+А (( рсо ((, (3-7-36) а впе этой области (( рм (х,, ха) (( = 0; ( ~е „ , = О. 1 (3-7-36 а) Для комплексно сопряженных амплитуд начального поля !'-го типа уравнения (2-1-5) имеют внд: получим основную формулу гиротропного возмущения волновода ~~ йо — йол йо~ оэ) (в [[ асо([ ао Евпйнч+ з [( рм (( ро вп Ннс] лл (3-7-40) 1! ( [ Вн!1)вл] + [Евп 11нв] [ лв 5 Учитывая комплексность диэлектрической и магнитной проиицаемостей н разделяя их действительные н мнимые части, получаем: й йо= ЛР— ! АСО т.
е. не только изменение фазовой, но и постоянной затухания. Изочененпс постоянной распространения, естественно, вызывает изменение критической частоты и критической длины волн волновода. Рис. 3-87, 'в!еманнчсска управляемый фазоаращатель. Постоянная распространения им меняется при перемещении лнэлектрической пластина~ 1 Так как в волноводе векторы Е и Н определяются множителем е умом, то уравнения (3-7-37) можно переписать в виде го1„Е,*н+!й. [Е,Е,", [= дпроН;„Ч го1, Н„, +/йо! [е, Н„,! = — 7 соео Е*г (3-7-38) В этих уравнениях значок ! обозначает векторную операцию го1 в плоскости поперечного сечения волновода, а ев — единичный вектор, направленный по оси волновода. Для возмущенного поля уравнения (2-1-5) можно написать в следующем виде: го1 Е „— Ргол [е Е, ! = — (аэро (1ргл(! Н (3-7-39) го1, Н,п — /йо„(е, Н,„) = 7 сое, (( ем (( Е,л.
Проводя с системами уравнений (3-7-38) и (3-7-39) операции, аналогичные выполненным с (3-7-21) — (3-7-24), — Э!4 = Для чисто электрогиротропного возмущения следует в формулу (3-7-40) подставлять Л((рчл((=-0, а для чисто магнитогиротропного возмущения Л((еэл((=0. В случае изотропиого возмущения Л((евЛ=е — 1, Мр п((=р — 1 н формула (3-7-40) имеет следующий вид: !1 Евп Евр (1в 1! 14вп 14н~] с!З бйо— ( [Ен! 1!вп] + [ Евп 14нс! [ в!~ (3-7-41) — 3!з = С помочцью выражений (3-7-40) и (3-7-41) можно рассчитать фазовращатели, представляющее собой отрезки волиоводов с диэлектрическими пластинами (рис. 3-87) или стержнями. Учитывая зависимость параметров Ь;л!( и (((ага(! плазмы и феррита от напряженности постоянного поля Н,, можно производить расчет управляемых фазовращателей и других волиоводиых элементов с гиротропиыми неоднородностями (рис. 3-76 — 3-?8).
3-8. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОКОЛО ЗЕМЛИ Электромагнитное поле распространяется около Земли в виде земной и яр остра и ственной волн, Под земной волной подразумевается электромагнитное поле, возникающее в результате отражения и дпфракции у зсмиой поверхности; под пространственной волной — поле, возникающее в результате преломления и рассеяния в различных слоях атмосферы.
Количественно эти явления определяются электромагнитными парзметрамц Земли и атмосферы, а также частотой электромагнитного поля Поэтому условия распрогооо странения электромагнитных м волн различиых диацазоиов 1О весьма различны. Электромаг.м 1 до о од ог ляг го л,юо гооо гоооом Рис. 3-86. Зависимость от длины волны тавгеиса угла потерь и глубины проникновения для морской поверхности (о=4 сим/м, е=80) и сухой почвы (о= !О ' сим/м, в =4).
Поверхность моря можно считать диэлектриком при Хс:Х И Празадя)жаМ Прп Л)»я. Паперхность суши можио читать диэлектриком при д()» и проводником при Л)1)». д до ооо оооо ля Рис. 3-89. Зависимости от длины волны расстояния, нз котором напряженность поля убывает в !0«раз в морской воде и сухой почве. нитные волны, используемые для электросигнализации и других практических целей, делят на следующие диапазоны (слг.
табл. П-1 в приложении): СД — сверхдлинял)г волн)а; Д — длиивые волны С — срелние волны; К — короткие волны; УК — ультракороткие волны; Субмиллиметровые и более короткие волны. Поле земиой волмм зависит от рельефа и электромагнитных параметров поверхности Земли Зависимость от )с таигечса угла потерь 1дб»=о(ые» и глубины проникновения электромагнитвого поля (величина, обратная постоянной затухания и, определяемой по формуле (2-7-!2)) для поверхиости суши и моря иллюстрирует — 316— рис... сли 3.88. Е ли а)ые»>1, то согласно табл, 2-1 земную поверхность в электромзг згинтном смысле можно считать проводником; пзобора), ,(1 ее можно считагь диэлектриком.
Подчерквем, что одну и ту же поверхность можно рассматривать кзк «проводниковую» для относительно низких частот (более ллиияых волн) и как «диэлектрическую» пр и больших частотах (более коротких волнах). Из рис. 3-89 то, более или менее значительное проникновение электромагнитного поля а глубь земной поверхности происходит лишь прв СДВ и ДВ Вследствие этого подземная и подводная радиосвязь осуществима лишь иа СДВ и ДВ г Расчет характеристик поля, возникающего в ре- 1 зультзте отражения от эем- — йз пой поверхности, без учета гзп влияния атмосферы может й) ))г ° 6 ью быть сделан иа основе схемы, приведенной из рис. 3-90.
Поверхность Земли предполагается плоская, что допустимо для малых ди. с таццпй (с( ( Лр, где ɻ— радиус Земли), и » <( й) и Рпс. 3-90. К расчету поля при отрайг; последнее условие имеет женки от земной поверхиосп) при место при наземной радио- )1 (()са. связи на УКВ и радиосвязи )емля — самолет на КВ. При этих условиях в приближении геометрической оптики напряженность поли в точке приема 2 можио считать суммарной иапряжеииостьн) полей прямого луча г) и отраженного от поверхности Земли луча г» Точка, в которой происходит отражение, находится у пересечения поверхности Земли ливией 1' — 2; при этом точка 1' является зеркальным отображением точки 1, в которой расположен источник поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
