40880

Фізичні причини виділення діапазону НВЧ

Лекция

Физика

Рівняння Максвела 2ого порядку описують всі електромагнітні явища: де густина струму напруженість ЕП напруженість МП індукція МП індукція ЕП густина заряду поверхневий струм. Це – не всі рівняння Максвела у такій формі їх іноді називають рівняннями Герца. Рівняння записано в СГСЕ. Ці диференційні рівняння в частинних похідних другого порядку неоднорідні.

Русский

2013-10-22

187 KB

0 чел.

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:

  1.  Малопотужна електроніка: НВЧ телебачення – супутникове, мобільні телефони, комп’ютери.
  2.  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.

Розглянемо 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.

  1.   на частоті  при таких працюють РЛС. На частоті 10ГГц при ніяких законів Кірхгофа, Ома вже застосовувати не можна.
  2.  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.
  3.  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.

- що виноситься

- що залишається в середині.

- це рівняння в частинних похідних, тому дуже важливі граничні та початкові умови. Всі фізичні поля неперервні з точки зору фізики.

Граничні умови: , .

Магнітне поле всередині металу(має уявні розриви): .

Не буває нульової товщини тому всередині металу буде плавний перехід, тому що поля неперервні.

В векторному вигляді:

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 (*).

Граничні умови в металі: .

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.


Радіо діапазон

НВЧ

Оптичний діапазон

109Гц, 30см

1013Гц,  30мкм

f,

R

+

l

(1)

(2)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32169. Доходы, расходы и прибыль страховщика 143.5 KB
  Расходы страховой компании. Главной особенностью деятельности страховой компании является то что в отличие от сферы производства где товаропроизводитель сначала осуществляет расходы на выпуск продукции а потом уже компенсирует их за счет выручки от реализации страховщик вначале аккумулирует средства которые поступают от страхователя создавая необходимый страховой фонд а лишь после этого несет расходы связанные с компенсацией убытков по заключенным страховым соглашениям. Двойственный характер деятельности страховщика одновременное...
32170. ФИНАНСОВАЯ НАДЕЖНОСТЬ СТРАХОВЩИКА 104.5 KB
  Особенностью деятельности страховщика является обеспечение страховой защиты при условии аккумулировании средств в виде поступлений страховых премий в страховые резервы. Использование средств страховых резервов имеет целевое назначение. Страховщик в отличие от промышленных и коммерческих предприятий принимает от страхователя деньги не в обмен на материальный товар или услуги а в обмен на услугу которая обеспечивает страховую защиту в виде будущих страховых выплат только тем страхователям которые понесли урон и требуют финансовой помощи....
32171. Сущность, функции и роль страхования 52.5 KB
  Сущность функции и роль страхования. Возникновение страхования и основные этапы его развития. Сущность и функции страхования. Принципы страхования.
32172. Страховая терминология и классификация 44.5 KB
  Характеристика основных понятий договора страхования. Классификация страхования. Характеристика основных понятий договора страхования. Страховые термины можно условно разделить на три подгруппы: Страховые понятия и термины выражающие наиболее общие условия страхования.
32173. СТРАХОВЫЕ РИСКИ 61 KB
  Понятия риска связывается с осознанием опасности угрозы ненадежности неопределенности неуверенности случайности убытка. На протяжении продолжительного времени понятие риска не только ассоциировалось с отрицательными проявлениями жизненных ситуаций а и часто употреблялся как их синоним. В экономической литературе известны попытки сформулировать теоретическое определение понятия риска. Понятие риска в противоположность понятию неопределенности имеет практическое применение а потому его содержание требует объективного определения.
32174. Страховой рынок, его характеристика и государственное регулирование страховой деятельности 44 KB
  Страховой рынок его характеристика и государственное регулирование страховой деятельности. Государственное регулирование страховой деятельности в Украине. Государственное регулирование страховой деятельности в Украине. Государственное регулирование страховой деятельности осуществляется по трем основным направлениям: Правовое; Экономическое; Социальное.
32175. Страховая организация 84.5 KB
  Стратегия страховой компании. Ресурсы страховой компании. Не все страховщики имеют вид страховой компании. В Украине как и во многих других государствах основу страховой системы составляют компании в виде акционерных обществ.
32176. Актуарные расчеты 59.5 KB
  Основные показатели страховой статистики. С их помощью определяется: себестоимость и стоимость страховой услуги; доля каждого клиента в формировании страхового фонда; производится перерасчет страховых взносов при изменении условий договора страхования. Основными задачами актуарных расчетов являются: 1 изучение и классификация рисков по определенным признакамгруппам в рамках страховой совокупности; 2 исчисление математической вероятности наступления страхового случая определение частоты и степени тяжести последствий причинения...
32177. Личное страхование 52 KB
  Личное страхование. Личное страхование – это отрасль страхования с помощью которой осуществляется страховая защита личных доходов граждан или достигнутого ими уровня благосостояния. Личное страхование включает: 1 страхование от несчастных случаев и болезней; 2 страхование жизни; 3 медицинское страхование. Страхование от несчастных случаев предусматривает выплату соответствующей страховой суммы при потере здоровья или в связи с наступлением смерти застрахованного лица от оговоренных событий.