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

19645. Характеристика античной цивилизации 11.41 KB
  Характеристика античной цивилизации. Море это главное богатство греков оно давало возможность заниматься ремеслом торговлей мореплаванием. Занимались скотоводством выращиванием оливок и винограда. ВЕЛИКАЯ ГРЕЧЕСКАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ Причины колонизации: 1. быстры...
19646. Становление Древнерусского государства. Норманская теория 11.2 KB
  Становление Древнерусского государства. Норманская теория В IX веке у восточных славян возникает госво. Согласно норманнской теории сформулированной немецкими учеными Г. Ф. Миллером и Г.З. Байером в XVIII веке создание русского госва приписывалось скандинавским викинга
19647. Первые Киевские князья 14.56 KB
  Первые Киевские князья В 879 г. Рюрика на новгородском престоле сменил Олег Вещий.В 882г. Олег совершил поход на Киев и убил правящих там князей Дира и Аскольда а затем провозгласил себя правителем единого киевсконовгородского государства. Позднее в XIX веке оно получит н
19648. Причины феодальной раздробленности на Руси 14.66 KB
  Причины феодальной раздробленности на Руси: Господство натурального хозяйства и как следствие слабые экономические связи между районами государства. Усиление отдельных княжеств правители которых уже не желают подчиняться киевскому князю. Постоянные усобиц...
19649. Значение Батыева нашествия и установления монгольского ига 15.09 KB
  31 мая 1223 г. на реке Калке монголы разгромили лишенное единства русское войско. Это поражение имело большое моральное значение для будущего завоевания Руси возник миф о непобедимости монголов. В 1237 г. началось нашествие монголов на Русь. Были разорены Рязань Москва Сузд...
19650. Причины образования единого Российского государства 16.25 KB
  В XIII-XIV веках сложились предпосылки образования русского централизованного государства экономические и политические. Причины образования единого Российского государства: Потребность в сплочении сил Руси для освобождения от ордынского ига Необходимость по
19651. Иван Грозный 14.34 KB
  Вопрос № 11. 3 февраля 1565 г. Иван Грозный учредил опричнину. Опричнина период в истории России с 1565 года до самой смерти Ивана Грозного обозначившийся государственным террором и системой чрезвычайных мер. Также это система управления по которой территория делится на д...
19652. Реформы Избранной Рады 14.53 KB
  1533-1584 правление Ивана Грозного. Для подготовки проекта преобразований Иван создает неформальный кружок единомышленников Избранную Раду. Реформы Избранной Рады: 1550 г. принят новый Судебник основой для которого послужил Судебник 1497 г. Помещики именуются го
19653. Причины Смутного времени 13.79 KB
  Причины Смутного времени: Династический кризис. Завершение династии Рюриковичей. Намечающееся отставание России от Запада приводит к появлению большого числа сторонников развития по западному пути. Растущее недовольство общества властью. Началом С