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

39296. Анализ точности грейферного механизма 925.5 KB
  АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ГРЕЙФЕРНОГО МЕХАНИЗМА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОШИБКИ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛЕНКИ ГРЕЙФЕРНОГО МЕХАНИЗМА МЕТОДОМ ПРЕОБРАЗОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ Учет погрешности звена 1 Переносим с первого листа на третий пять рабочих положений грейферного механизма. Имеем для преобразованного механизма векторное уравнение скоростей: где направлена параллельно плоскости BB параллельно АО1 а перпендикулярно AB. Далее строим план скоростей для рабочих положений механизма.
39297. Создание конструкторской – технологической документации на изделия в программе «T-FLEX cad» 4.99 MB
  На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.
39298. Учет оплаты труда на предприятии, методика проведение расчетных работ 532 KB
  Переход к рыночным отношениям вызвал к жизни новые источники получения денежных доходов в виде сумм, начисленных к выплате по акциям и вкладам членов трудового коллектива в имущество предприятия (дивиденды, проценты).
39299. Системно – динамическая модель маркетинга инновационной продукции 2.81 MB
  В настоящее время организации в своей деятельности сталкиваются со следующими проблемами в области маркетинга: необходимость быстрого получения подробной и достоверной информации о желаниях потребителей их требованиях к инновационному продукту с целью точного позиционирования продукции на рынке; определение цены по которой будет осуществляться возможная реализация новой продукции; настоятельная потребность в выделении наиболее важных функциональных характеристик и свойств продукта для потребителей; достоверное установление цены при...
39300. Работа в системе программирования TURBO-PASCAL 208 KB
  Лабораторный практикум состоит из шести лабораторных работ в которых приведены основные сведения о линейных алгоритмах и программах ветвления и циклах в программах и алгоритмах использованию структурированных типов данных таких как массивы комбинированные типы и файлы. Если оценка больше 2 то S := S N; иначе прекратить вычисления выход из цикла. Существует три типа операторов цикла: циклы со счетчиком; циклы с предусловием; циклы с постусловием. В таких циклах указывают переменную целого типа которая называется счетчиком...
39301. Проектирование производства работ по монтажу надземной части полносборного многоэтажного здания 1.3 MB
  Задачей курсовой работы является проектирование производства работ по монтажу надземной части полносборного многоэтажного здания. Монтаж надземной части одноэтажного промышленного здания рекомендуется вести маневренными стреловыми гусеничными кранами, кранами на пневмоходу или автокранами.
39302. ЛАНДШАФТЫ ЧЕРВЕНСКОГО РАЙОНА 1.21 MB
  В работе приведено описание природных компонентов территории Червенского района: геологического строения и рельефа, климата и поверхностных вод, почвенно-растительного покрова и животного мира. Дана классификация природных ландшафтов Беларуси и характеристика ландшафтов Червенского района.
39303. ЛАНДШАФТЫ ПУХОВИЧСКОГО РАЙОНА 953 KB
  Дана классификация природных ландшафтов Беларуси и характеристика ландшафтов Пуховичского района. Классификация ландшафтов Беларуси. Классификация ландшафтов Беларуси. ВВЕДЕНИЕ Изучение ландшафтов является актуальным в наше время и позволяет получить необходимую и полезную информацию о геологическом строении и рельефе данной территории климате водах почвеннорастительном покрове животном мире и других показателях.
39304. Финансы организаций (предприятий) 118 KB
  Практическая часть должна содержать аналитическую информацию анализ показателей деятельности предприятия в соответствии с темой работы. Рекомендательная часть должна содержать рекомендации по улучшению финансового состояния предприятия в части использования предмета исследования курсовой работы. НАПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ КУРСОВЫХ РАБОТ Предприятия различных организационноправовых форм. Предприятия отраслей: сельское хозяйство; пищевая и перерабатывающая промышленность; общественное питание; торговля; предприятия других отраслей не...