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

64107. Чинники формування інформаційної безпеки Естонії 402 KB
  Забезпечення інформаційної безпеки досягається у процесі свідомої цілеспрямованої діяльності органів державного управління, по запобіганню можливого порушення їх нормального функціонування в результаті дії загроз та небезпек.
64108. Аппаратно-программный комплекс измерения артериального давления: метод ядерных оценок 6.35 MB
  Формирование кровяного давления. Вариабельность артериального давления. Методы измерения кровяного давления. Прямые инвазивные методы измерения артериального давления.
64110. ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ВИДОБУВАННЯ МІНЕРАЛЬНИХ ВОД 3.18 MB
  В бакалаврській дипломній роботі проведено аналіз розташування родовищ мінеральних вод у Вінницькій області, зібрано та оброблено інформацію що стосується забруднення мінеральних вод, був зроблений аналіз стосовно хімічного складу.
64111. Редактор растрової графіки AdobePhotoshop 17.47 MB
  Сьогодні безліч професій вимагають певних знань при роботі з графічними редакторами. Це може бути Photoshop, Paint та інші. Такі знання потрібні не тільки дизайнерам і художникам. Найчастіше програмами обробки зображень користуються редактори та веб-майстри...
64112. Расчет когенерации системы теплоснабжения поселка Хону Момского улуса 1.36 MB
  Цель работы: расчет когенерации ДЭС п. Хону Момского улуса планирование оптимальной модернизации и развития системы теплоснабжения; снижение тарифов на отпуск тепловой энергии; увеличения КПД электростанций; улучшение качества теплоснабжения существующих потребителей...
64113. Современные внешние запоминающие устройства 48.36 MB
  Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM’ов где информация записывается цилиндрически).
64114. Разработка технологического процесса сборки и сварки сварной конструкции «Каркас безопасности для автомобиля» 435.5 KB
  Автоматизация процессов сварки резко повысила производительность труда и качество сварных соединений. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым ультрафиолетовым инфракрасным...
64115. Анализа ассортимента и экспертиза качества пива, реализуемого в предприятиях розничной торговли «Тимское» 40.16 MB
  Основной целью выполнения дипломной работы являлось проведение анализа ассортимента и экспертиза качества пива, реализуемого в предприятиях розничной торговли потребительского общества «Тимское».