40897

Повільні хвилі

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Непрямолінійний розповсюджувач меандр спіраль Для багатьох електричних приладів необхідно отримати хвилю, що рухається зі швидкістю . Це зокрема стосується приладів, у яких відбувається передача енергії та інформації від хвилі іншим носіям.

Украинкский

2013-10-22

183.5 KB

0 чел.

Лекція 12

Повільні хвилі.

Для багатьох електричних приладів необхідно отримати хвилю, що рухається зі швидкістю . Це зокрема стосується приладів, у яких відбувається передача енергії та інформації від хвилі іншим носіям. Однак, згідно Ейнштейну, хвилі у вакуумі рухаються зі швидкістю світла, а будь-який інший носій (наприклад ) не може рухатися зі швидкістю .

  1.  Для створення уповільнених хвиль використовуються різні спеціальні хвильоводи:

Передача енергії від електричного потоку до ЕМ – поля називається ефектом Вавілова-Черенкова. Він виникає, коли швидкості електричного потоку та ЕМ – хвилі рівні.

  1.  . Метод передачі енергії: в діелектрику – вузький канал, куди запускають потік електронів.

  1.  Метод уповільнення: використовуються дифракційні ефекти.

Розглянемо прямокутний хвильовід з діелектрику:

Розповсюдження хвилі в бруску з діелектриком – за рахунок повного відбиття. Це – відкриті діелектричні хвильоводи (бо немає металевих стінок) або світловоди. На практиці використовуються круглі волокна (див. мал.) – fiber-glass.

Досягнення полягає в тому, що немає металу, яким обумовлена більшість втрат. Ця лінія також є уповільнюючою, бо:

  1.  
  2.  непрямолінійне розповсюдження хвилі, .

Хвиля існує не лише в хвильоводі, але й в  металі, бо хвильовід – відкритий.

Висновки Ейнштейна про те, що фотон у вакуумі рухається зі швидкістю , стосується вільного нескінченного простору, тому за межами хвильовода неподалік від нього поле є, і воно рухається зі швидкістю ; проте на  поля бути не може через експоненційне спадання поля.

З інших міркувань: хвиля не виходить з діелектрику, тому, що всередині швидкість  тобто імпульс ; і згідно з законом збереження імпульсу хвиля не може вийти з хвильоводу, бо за його межами імпульс має бути . Єдина умова виходу хвилі з хвильоводу – тоді, коли швидкість хвилі в хвильоводі стане рівною с (імпульси всередині і зовні – однакові).

Розрахуємо поле у fiber-glass: шукаємо хвилю Е або ТМ.

Розв’язки обох рівнянь (для зовнішнього та внутрішнього середовища) необхідно прирівняти при  (на границі): ; .

В циліндричній СК: . Запишемо рівняння для скалярної функції: . Розглянемо симетричні розв’язки: . .

.

Якщо область містить точку ; то розв’язок зручно брати у вигляді функцій Ханкеля, бо саме в базисі  є функція, що експоненційно прямує до нуля при .

- йде в  з хвильовода, - йде з  в хвильовід.

Отже, розв’язок треба брати у вигляді: , , тобто .

Граничні умови для похідних . Врахуємо  для  або ;  циліндрична функція. Тоді . Таким чином з граничних умов одержали: . Це – лінійна однорідна система відносно А та В. Вона має розв’язок за умови : . .

Розв’язок позначається  (перший індекс в - нуль, бо брали ).

Знайдемо сталу розповсюдження: , тоді одержуємо: .

Тут також існує критична довжина хвилі, яка відповідає : . Однак існує більш жорстка умова – умова того, щоб хвиля не пішла з хвильоводу: : . Умовою визначення критичної хвилі у відкритих системах є не рівність сталої розповсюдження , а більш жорстка умова . Це – умова невитікання хвилі з хвильоводу. Фізично вона є законом збереження імпульсу (коли імпульси зовні і всередині співпадають, з’являється можливість для витікання хвилі.

Приблизна картина розподілу  та  у хвильоводі та зовні показана на малюнку:

Ця картина - для  (, 1 – номер кореня).

Непрямолінійний розповсюджувач

меандр

спіраль

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

+

-

-

+

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18935. Массовая коммуникация и тенденции мирового развития. Понятия «медиакультура» и «информационное общество» 34.5 KB
  Массовая коммуникация и тенденции мирового развития. Понятия медиакультура и информационное общество Массовая коммуникация систематическое распространение сообщений среди численно больших аудиторий с целью воздействия на оценки мнения и поведения людей. Масс...
18936. Реальная и потенциальная аудитория средств массовой коммуникации. Социологические способы изучения коммуникативного поведения аудитории 30 KB
  Реальная и потенциальная аудитория средств массовой коммуникации. Социологические способы изучения коммуникативного поведения аудитории Реальным физическим объектом социологического изучения аудитории СМИ являются массы людей различные общественные группы в...
18937. Социологический подход к общественному мнению 38 KB
  Социологический подход к общественному мнению. Распространенное представление об общественном мнении сводится к тому что оно является простой совокупностью отдельных точек зрения по тому или иному вопросу. Этот подход к определению общественного мнения который мо...
18938. Анализ содержания сообщений средств массовой коммуникации. Метод контент-анализа 46.5 KB
  Анализ содержания сообщений средств массовой коммуникации. Метод контентанализа Существуют разные подходы к анализу содержания сообщений МК: Семиотический подход раскодирование смысловых структур текста. Особое внимание уделяется анализу культурного
18939. Использование средств массовой коммуникации в ПР-деятельности 52.5 KB
  Использование средств массовой коммуникации в ПРдеятельности Массовая коммуникация систематическое распространение сообщений через печать радио ТВ кино звукозапись видеозапись и другие каналы передачи информации среди численно больших аудиторий с целью ...
18940. Модели анализа эффектов массовой коммуникации, характеризующие особенности использования средств массовой коммуникации в электоральных целях 78 KB
  Модели анализа эффектов массовой коммуникации характеризующие особенности использования средств массовой коммуникации в электоральных целях 3 периода исследования эффектов СМК: 1. 2030е годы 20 в. МК имеет большие возможности воздействия на аудиторию появление ре...
18941. Функции массовой коммуникации 48 KB
  Функции массовой коммуникации. Специфика человеческого общения в условиях массовой коммуникации находит своё конкретное выражение и в её функциях. Здесь особенно велика роль социальных функций так как именно в массовой коммуникации являющейся общением больших соц
18943. Коммуникативное пространство. Роль связей с общественностью в формировании коммуникативного пространства 90.5 KB
  Коммуникативное пространство. Роль связей с общественностью в формировании коммуникативного пространства Коммуникативное пространство современной цивилизации формируется рядом машин порождающих символы. В этой роли выступают и массмедиа и искусство и политиче