Волноводные линии передачи энергии. Скорость распространения энергии в волноводе. Прямоугольный волновод. Круглый волновод

Август 11, 2022

Главная
Физика
Волноводные линии передачи энергии. Скорость распространения энергии в волноводе. Прямоугольный волновод. Круглый волновод

Содержание

2. Волноводные линии передачи энергии С увеличением частоты потери энергии во внутреннем проводнике и диэлектрике коаксиального фидера
3. В волноводах лишь один из векторов, электрический или магнитный, расположен в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Второй
4. Таким образом, в волноводах могут распространяться электромагнитные волны лишь определенных типов: поперечно-магнитные (Е-волны), в которых продольную
5. Скорость распространения энергии в волноводе Групповая скорость волны в волноводе равна проекции вектора скорости плоской волны
6. Фазовая и групповая скорость и длина волны в волноводе отличаются от скорости света и длины волны
7. Прямоугольный волновод Основной для прямоугольного волновода является волна типа Н10, которая характеризуется постоянством амплитуд поля Е
8. ПРЕДЕЛЬНАЯ ВОЛНА Волна Н10 возникает в результате сложения двух плоских волн.
9. Структура поля волны Н10 в прямоугольном волноводе
10. Круглый волновод Кроме волноводов прямоугольного сечения применяются круглые волноводы, особенно в случаях, когда антенна одновременно используется
11. Перекрестной поляризацией называется явление, когда за счет поля с основной поляризацией появляется поле с перпендикулярной поляризацией.
12. Структура поле волны Н11 в круглом волноводе
14. Скачать презентацию

Слайд 2

Волноводные линии передачи энергии
С увеличением частоты потери энергии во внутреннем

проводнике и диэлектрике коаксиального фидера возрастают и его КПД становится малым. В коротковолновой части дециметрового диапазона, в диапазоне сантиметровых и более коротких волн в качестве фидеров применяются волноводы прямоугольного, круглого и эллиптического сечения.
В отличие от двухпроводной и коаксиальной линий с воздушным диэлектриком, в которых электромагнитное поле, как и в плоской волне, не имеет продольных составляющих, распространяется со скоростью света и обладает в направлении распространения периодичностью с длиной волны λ, в волноводах волны такого типа - их называют поперечными или Т-волнами, распространяться не может.

Слайд 3

В волноводах лишь один из векторов, электрический или магнитный, расположен в

плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Второй вектор поля (соответственно магнитный или электрический), для обеспечения выполнения граничных условий, обязательно будет иметь продольную составляющую.
Другой особенностью волноводов является то, что в плоскости поперечного сечения напряженности того и другого вектора обладают пространственной периодичностью, подобной стоячим волнам в короткозамкнутой линии. Вдоль каждого из двух взаимно перпендикулярных размеров сечения волновода должно укладываться целое число таких полуволн - m,n (0,1,2,...к). Значения m и n не могут быть равны нулю одновременно.

Слайд 4

Таким образом, в волноводах могут распространяться электромагнитные волны лишь определенных типов:

поперечно-магнитные (Е-волны), в которых продольную составляющую имеет вектор Е, и поперечно-электрические (Н-волны), в которых продольную составляющую имеет вектор Н. В каждом из этих типов волн будут различаться волны, имеющие различную периодичность в поперечной плоскости, обозначаемые Н mn, Е mn. Периодичность поля в направлении распространения, т.е. длина волны λв вдоль волновода, будет определяться периодом продольной составляющей поля.
Использование волновода в условиях, когда в нем возможно распространение нескольких типов волн, обычно является нежелательным, так как вследствие различия фазовых и групповых скоростей возможны искажения передаваемых сигналов.

Слайд 5

Скорость распространения энергии в волноводе
Групповая скорость волны в волноводе равна проекции

вектора скорости плоской волны на ось волновода
фазовая скорость
групповая скорость

Слайд 6

Фазовая и групповая скорость и длина волны в волноводе отличаются от

скорости света и длины волны в свободном пространстве.
Когда длина волны в волноводе близка к критической, то величина под корнем стремится к 0 и это невозможно.

Слайд 7

Прямоугольный волновод
Основной для прямоугольного волновода является волна типа Н10, которая характеризуется

постоянством амплитуд поля Е по оси y и изменением по закону sin(Пx/a) по оси x. Фазовая скорость и длина волны типа Н10 в прямоугольном волноводе определяются внутренним размером широкой стенки волновода и соответственно равны:
Групповая скорость волны Н10 в волноводе:

Слайд 8

ПРЕДЕЛЬНАЯ ВОЛНА
Волна Н10 возникает в результате сложения двух плоских волн.

Слайд 9

Структура поля волны Н10 в прямоугольном волноводе

Слайд 10

Круглый волновод
Кроме волноводов прямоугольного сечения применяются круглые волноводы, особенно в случаях,

когда антенна одновременно используется на прием и передачу и работает с полями, имеющими вертикальную и горизонтальную поляризации.
Полям с вертикальной и горизонтальной поляризациями в антенне будут соответствовать в волноводе волны типа Н11 с взаимно перпендикулярными направлениями вектора Е. Работа с взаимно перпендикулярными поляризациями позволяет улучшить развязку между приемниками и передатчиками за счет поляризационной избирательности антенно-волноводного тракта. Последняя будет эффективной только в том случае, когда отсутствует перекрестная поляризация.

Слайд 11

Перекрестной поляризацией называется явление, когда за счет поля с основной поляризацией

появляется поле с перпендикулярной поляризацией. Перекрестная поляризация ухудшает развязку между передающим и приемным трактами. Перекрестная поляризация вызывается эллиптичностью волновода, т.е. отличием сечения волновода от круглого, а также изгибами, вмятинами и небрежным монтажом.
При изготовлении круглых волноводов всегда имеется некоторая эллиптичность сечения. При диаметре 70 мм неточность медных волноводов достигает 200 мкм. Для увеличения точности выполнения волноводы такого диаметра изготовляют из стали с медным покрытием, т.е. биметаллическим. Толщина стали биметаллического волновода 3,7 мм, меди 0,3 мм. В таком волноводе отклонение поперечного сечения от расчетной величины не превышает 500 мкм.

Слайд 12

Волноводные линии передачи энергии. Скорость распространения энергии в волноводе. Прямоугольный волновод. Круглый волновод

Содержание

Волноводные линии передачи энергии С увеличением частоты потери энергии во внутреннем

В волноводах лишь один из векторов, электрический или магнитный, расположен в

Таким образом, в волноводах могут распространяться электромагнитные волны лишь определенных типов:

Скорость распространения энергии в волноводеГрупповая скорость волны в волноводе равна проекции

Фазовая и групповая скорость и длина волны в волноводе отличаются от

Прямоугольный волноводОсновной для прямоугольного волновода является волна типа Н10, которая характеризуется

ПРЕДЕЛЬНАЯ ВОЛНАВолна Н10 возникает в результате сложения двух плоских волн.