Главная » Просмотр файлов » Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин - Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот - 2008

Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин - Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот - 2008 (1261905), страница 31

Файл №1261905 Н.С. Голубева, В.Н. Митрохин - Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот - 2008 (Все лекции в электронном виде по ЭДиРРВ) 31 страницаН.С. Голубева, В.Н. Митрохин - Основы радиоэлектроники сверхвысоких частот - 2008 (1261905) страница 312021-06-19СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

Если одно из чисел т или п равно нулю, то, как это следует изуравнений(5.21),поле будет сушествовать. Поэтому низшим типом И-волны впрямоугольном волноводе при а> Ь является волна Н 10 , у которойЛкрlО= 2а.Следующим по простоте типом является волна Но 1 , критическая длина кото­рой лкрОI= 2Ь.Так как Ь < а, то лкрlО> лкрО] ·Критические длины волн другихтипов еще короче. Чтобы волновод работал на основном типе должно соблю­даться условиеН10-волна применяется почти всегда для передачи энергии по прямоугольномуволноводу. Структуру поля Н10 получим, приняв в формулах.Нтз7t'k= Н COS-X1е- оХз;1ан. ml= ]"kЕ=т2У читывая, чтоОаН-1t· 1tSШ - Х1 е-jkoxзjroµaa н SШ• -1t Х1--'----"-1t;аае- j/<{)X3.(5.21) т = 1, п =О:5.

Вошюводы200иполучаем.Нтз7t'k= Н COS-X1е- охз;1а.2а ~ ) · Н.SШ~Х1·е-jkoXзн. mi=J~~l-l~)1tЕ.. 2а Z Н . 1tт2=-J-л,О- jkoxзSШ-Х1·еа;(5.24),илиН37t= Н cos- х1 cos(rot - k0 x 3 );аН1 =- la J1-( л, ) -Hsin~x1sin(rot-koxз);2л,2аа(5.25)Е2 = la Z 0 H sin ~ х1 sin(rot - kохз ).л,аСтруктура поля Н 10 приведена на рис.5.11. Внаправлении оси х2 поле одно­родно, линии электрического поля идут параллельно оси х2 • Распределение поляпо оси х 1 имеет вид стоячей волны, причем вдоль стороны а волновода уклады­вается одна стоячая полуволна поля.

Вдоль оси х3 поле имеет вид бегущей вол­ны, постоянная распространения которойkoгде л,-=kJ1-( 2~J1,длина волны в свободном пространстве с параметрами среды, запол­няющей волновод.Скорость распространения этой волны5.3. Прямоугольный волновод.Нтп-вош1ы201/'---..----, /'----.---,1 ( ' - . . : . : : : : '1 lxl ( : : : : : . : .

_ - , , ' •11х:х:х1 11xix x xix 1:•1•1•:1:•1•,.:.•1 11111х:х 11х1х1х11 х:х1•1•1•• 1•1•1•11ele 1х х1х1х х1e l e 1e,. 1 11 1. ,.1 :х1х1х: \1 1 --~1 1- ~ - .... 1 1\.....'---::---✓ ,х, '--~-- ✓.... , •Х1Рис.5.11. Структура поля Н 10в прямоугольном волноводеДлина волны в волноводе отличается от длины волны в свободном про­странстве и равнаЛ=л✓1 -(2~У.Волновое сопротивление✓ 1 -(2~У.Интересно отметить, что согласно(5.25)магнитное поле имеет две состав­ляющие, амплитуды которых зависят от координат рассматриваемой точки. Этисоставляющие сдвинуты в пространстве и во времени наТаким образом,90°.магнитное поле имеет эллиптическую поляризацию, которая вырождается в ли­нейную в точках плоскости, соответствующих х1При х 1апри .х;=2=О и х1=а= О,х,а2,1х=а.2025.

ВошюводыН3 =0; Н1 = 2; J1-( 2~)1-нsin(rot-k0 X:J).Магнитное поле имеет круговую поляризацmо в тех точках, где амплитудысоставляющих Н, и Н3 равны. Эти точки лежат в плоскостях, называемых плос­костями круговой поляризации. Таких плоскостей две. Они параллельны боко­вым стенкам волновода и находятся на одинаковом расстоянии от этих стенок.Вращение вектора Н в точках этих плоскостей имеет противоположное направ­ление.

Координаты плоскостей находятся из условия равенства амплитуд со­ставляющих магнитного поля1t2аF[Ыл• 7tHcos-x1- -Нsш-х1= 12)ал2ааилигде х1 -расстояние от соответствующей боковой стенки плоскости круговойполяризации .Из полученной формулы следует, что положение плоскости круговой поля­ризации изменяется с изменением частоты.Плотность тока смещениядDJсм =дt.Согласно(5.25)ток смещения в прямоугольном волноводе определяется выра­жениемТаким образом, распределение тока смещения совпадает с распределениемэлектрического поля с опережением во времени на четверть периода (или напо фазе). Токи смещения приведены на рис.5.12.нРис.5.12. Токи проводимости и токи смещенияполя Н 1090°5.3.

Прямоугольный волновод.Нтп-вош1ы203В стенках волновода наводится поверхностный ток, определяемый из гра­ничных условийJ ловгдеn0 -= [noH],орт внешней нормали к поверхности, направленный внутрь волновода.Поверхностные токи замыкаются через токи смещения, образуя замкнутыекольца полного тока. Картина поверхностных токов приведена на рис. 5.12.Мощность, переносимая волной основного типа Н10 может быть определенапутем интегрирования вектора Пойнтинга по поперечному сечению волновода иусреднения его во времени. СогласноПо(5.24)1· ·* 2а 2 ffif)2л,2.21t=-ReE2H1 =--Zo1- ·Н sш -х1;2mr~л,2аьа зЬоол,P0 =ffп 0 dx 1 dx2 =2 Z0 1- гдеЕ2 max -', =2;аZ0н1\,2а2а)2 -Н 2 =аа зЬ2 2 Е22maxZ 0 H = -- аЬ,2л, Zон4Zонмаксимальная амплитуда электрического поля волны Н1о приZ=✓! -(~ )' -волновое сопрогивление прямоугольного волно-вода при распространении основного типа Ню-Предельной мощностью называется наибольшая мощность, которую можнопередать по волноводу без электрического пробоя. Эта мощность определяетсядействующим значением предельной напряженности электрического поля Елред вточке х1а= - .

Для воздуха при нормальном атмосферном давлении и нормаль2ной ионизации предельная напряженность электрического поля равна30 кВ/см.В режиме бегущей волны предельная мощностьПри наличии отражения предельная мощность уменьшается, так как в мес­тах пучности поля опасность пробоя возрастает.Допустимая рабочая мощность рассчитьmается с учетом наличия отражен­ной волны (допустимое значение Кс.в.н ~1,5), запаса электрической прочности инеоднородностей, которые концентрируют электрическое поле:рдоп =(½---½)рпред.б.в·Предельная и допустимая мощности зависят от частоты.5.

Волноводы204График зависимости предельной мощности от100отношения-Л,АкрЛ,=-2априведен на рис.5.13.Рабочей областью обычно считают область0,5 < -Л,Л,кро5.13.этаобластьограниченапоявлением0,9 1,0л/лкрЗависимостьпре­ной мощности вдвое по сравнению с ее значениемотно­на границе области высших типов волн, условно0,5Рис.Слева<0,9.дельной мощностиотвысших типов,шения ')Jл.,_Рсправа-уменьшением предель­принятым за единицу. Следует отметить, что ввыделенной рабочей области высшие типы волнне распространяются, если'л,> 2Ь.Это условие выполняется, если Ьа<- ,2что иимеет место во всех применяемых прямоугольных волноводах.

При заданныхразмерах волновода диапазон значений рабочей длины волны определяется со­отношениема< 'л,< 1,8а.Обычно передача энергии в волноводе ведется на основном типе волны.При наличии высших типов волн наблюдаются нежелательные интерференци­онные явления.5.5. Прямоугольный волновод. Етп•волныВслучаеЕт,,-волнпродольнаясоставляющаяН3= О.Продольнуюсоставляющую Е3 можно определить из уравнения•ЛЕтз+k2 .Етз= О.Поскольку это уравнение аналогично уравнению для Нтзиметь такой же вид, как и НтзЕтз(5.14), т.(5.13),то Етз будете.= (Acos x1X1 + B sinx,x1 )(Ccosx2X2 + DsinX2X2)e-jkoxз '(5.26)гдеxf+x~=x2; k2-kl=x 2 •Постоянные интегрирования найдем из граничного условия Е1сводится к следующему виду:1)Ет з=0при Х1=0и Х1 =а;2)Ет з=опри Х2=ои Х2При х 1=0= ь.= О,которое5.5.

Прямоугольный волновод. Етп-волныт. е. А=О, В205:;t:O.При х1 =ат. е..sm Х 1 а=Оили Х,= -m1t , где т -целые числа.аПри х2 =ОBsin Х1Х1С · e-jkoxз = о,т. е. С= О,D :;t: О.При х2 =ЬВ sinx1x1D sinx2b • е-jkoxзт. е.· Х Ь=Оsm2или Х 2n1t= Ь,где пТаким образом, выражениеЕтзгде-= о,целые числа.будет иметь вид(5.26)= Е sin х 1 х1 sin х 2х2 . е- jkoxз,(5.27)BD=E.Остальные составляющие поля найдем из уравнений Максвеллаrot Нт(2.8)= j(f)f,aEm;rotEm =- jroµailm.впроекцияхнаосикоординат,учитывая,чтон =отзи-ддхз=- J"k0 ,получаемjkoЙ т2= jroEaEm1;- jkoЙ ml = jroEaEm2;(5.28)дЙт2дЙтt.в·тЗ,-- - = Jffitaдх1дЕтздх2.·.·- - + 1k0Ет2 = - 1roµaH тt;дх2-.·1k0Ет1-дЕтз-д-Х1дЕт2 _ дЕт1 = О.дх1дх2.·= - 1roµaH 1112;(5.29)5.

Волноводы206В соответствии с выражением(5.28)·ko·Eml = -- Нт2;(!)€а·Ет2(5 .30)ko·= ---Hml·ООЕаПодставляя (5.30) в (5.29) с учетом k = ro.J1oaµa и k 2Й-k5 = Х 2 , получаем_ ]{!)€а дЕтз .Х2дх2 'ml -(5.ЗОа)Й т2 = _ }ООЕа дЕтз .х2Согласно(5.30),(5.ЗОа) иЕ mЗдх1(5.27) окончательно имеем··- jkoxз= Е SШХ1Х1sшх2х2 ·е;Ет1 =- 1k 0; 1 Ecosx1x1 sinx2x2·e-jkoxз;хJkoX2 Е •- jk xЕ.

m2 =---2Slll Х1Х1 cos Х2Х2 · е0 3(5.31);хЙт1 = jroE;X 2 Esinx1x1 cosx2x2·e-jkoxз;хн. т2 = -jroEaXt Ехгдет=l,2,3,2.cosx1x1SШХ2Х2 · еm1t... ; n= l,2,3, .. . ; Xi=-;а- }kохз,n1t222Х2=-; Х =х 1 +х 2 •ЬВ полученных формулах числа т и п не могут равняться нулю.Критическая длина волны(5.32)т. е. определяется той же формулой, что и для Н-волн.

Поэтому волны Ет" и Нт"при одинаковых индексах имеют одну и ту же критическую длину волны.Низший тип Ет 11 -волн-это Е 11 -волна, критическая длина которойлкр=2аЬ-Ja2 +Ь25.6.П- и И-образные волноводых, а_X2 t207J:....E-~....(..__t-_ -_-_-_,....)....,)~c=:=Х3Х3Рис.5.14. Структура поля Е 11в прямоугольном волноводеменьше длины Акр поля И 10 .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
12,33 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6499
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее