- •Техническая электродинамика
- •Приборы и методики измерений в свч-диапазоне
- •Описание измерительной установки
- •Основные свойства и характеристики волн в вс
- •Экспериментальное определение коэффициента отражения от исследуемой нагрузки
- •Измерение малых кбв («метод вилки»)
- •Контрольные вопросы
- •Т-волны в длинных линиях
- •Плоская волна свободного пространства
- •Конфигурация силовых линий полей в длинных линиях
- •Вектор напряженности магнитного поля в т-волне
- •Вектор напряженности электрического поля в линии
- •Т-волны
- •Волны напряжения и тока длинной линии
- •Связь коэффициента отражения с сопротивлением нагрузки
- •Согласованная линия
- •Несогласованная линия
- •Режим стоячей волны
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Волны в волноводах
- •Волноводы. Два класса волн. Волновые уравнения
- •Мембранное и дисперсионное уравнения
- •Граничные условия
- •Поля в волноводе
- •Собственные функции и поперечные волновые числа
- •Критические частоты волноводных мод
- •Поля мод на частотах выше и ниже критической
- •Длина волны и фазовая скорость в волноводе
- •Волна основного типа прямоугольного волновода h01
- •Конфигурация силовых линий основного типа поля
- •Перенос мощности по волноводу
- •Режим бегущей волны
- •Режим смешанных волн
- •Элементы волноводного тракта, используемые в работе
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Трансформация сопротивлений отрезками длинных линий
- •Входное сопротивление линии
- •Свойства входного сопротивления линии
- •Короткозамкнутая линия
- •Отрезок линии как трансформатор сопротивления
- •Круговая диаграмма сопротивлений
- •Определение нормированной проводимости по нормированному сопротивлению с помощью круговой диаграммы
- •Привязка линии к диаграмме по кбв и минимуму напряжения.
- •Определение сопротивления нагрузки по кбв и местоположению минимума напряжения
- •Включение в линию передачи трансформирующих отрезков с волновым сопротивлением, отличным от волнового сопротивления основного тракта
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Волны в коаксиальной линии при произвольной нагрузке
- •Поле т-волны в коаксиальной линии
- •Погонные параметры коаксиальной линии
- •Коэффициент отражения и импеданс
- •Суперпозиция падающей и отраженной волн
- •Круговая диаграмма
- •Порядок выполнения работы
- •Расчет параметров коаксиальной линии
- •Расчет входных характеристик отрезка коаксиальной линии
- •Варианты заданий к работе
- •Контрольные вопросы
- •Одношлейфное согласование волновода с нагрузкой
- •Входная проводимость линии
- •Расчет входных сопротивлений и проводимостей в линиях с последовательными или с параллельными неоднородностями
- •Нормированные сопротивления и проводимости
- •Индуктивные и емкостные диафрагмы в волноводах
- •Проблема согласования нагрузки с линией передачи
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование волноводных четырехполюсников с поперечными неоднородностями
- •Волноводные многополюсники и их матрицы рассеяния
- •Экспериментальное определение элементов s-матриц четырехполюсников с поперечной неоднородностью
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Согласование линии передачи с нагрузкой в пакете программmicrowaveoffice
- •Теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
Конфигурация силовых линий полей в длинных линиях
На рис. 2.1, аизображены силовые линии векторовиплоскойТ-волны, распространяющейся вдоль осиz.
Если перпендикулярно линиям электрического поля поставить две параллельные идеально проводящие плоскости (рис. 2.1), то поле плоскойТ-волны (2.1) останется неизменным (согласно известному граничному условию на поверхности идеального металла равенства нулю касательной составляющей электрического поля:). Поэтому между параллельными идеально проводящими плоскостями могут распространяться плоскиеТ-волны. Непрерывной деформацией этих плоскостей в цилиндрические поверхности и поля между ними можно получить электромагнитное поле волны в коаксиальной и двухпроводной линиях (рис. 2.1,в, г). На рис. 2.1,д, еизображены симметричная и несимметричная полосковые линии и поля в них.
Из этих рассуждений следует, что возможно существование Т-волны в длинных линиях. Определим условия существования таких волн. Из структуры поля между двумя параллельными плоскостями однозначно следует, что поверхностный электрический ток на пластинах имеет только продольную составляющую:
(2.0)
Вектор напряженности магнитного поля в т-волне
Граничное условие на идеальном металле однозначно связывает вектор напряженности магнитного поля и вектор плотности поверхностного тока:
(2.0)
где n– орт, нормальный к поверхности металла. Условие (2.3) означает, что векторыиперпендикулярны. Из (2.2) и (2.3) следует, что в длинных линиях векторимеет только поперечную составляющую:
(2.0)
Так как (в среде отсутствует внутренняя и внешняя намагниченности, магнитная проницаемость средыμне зависит от координат), то силовые линиипредставляют собой замкнутые кольца в поперечном сечении линии. Кольца вектораохватывают токи проводников по правилу правого винта: если правый винт вращать по направлению силовых линий, то поступательное движение винта укажет направление тока. Таким образом, продольный ток (2.19) однозначно определяет поперечное магнитное поле (2.4).
Вектор напряженности электрического поля в линии
Для определения вектора напряженности электрического поля в линии его можно представить через скалярный ψи векторныйпотенциалы:
(2.0)
Использование условия калибровки Лоренца для потенциалов
(2.0)
позволяет однородные уравнения Максвелла преобразовать к однородному волновому уравнению для потенциала:
(2.0)
Потенциалы представляются в виде произведения двух функций: функции поперечных координат и экспоненциального множителя описывающего распространение волны вдоль оси линииz:
(2.0)
где – функции поперечных координат;– продольное волновое число, пусть пока неизвестное. Подставляя (2.8) в (2.6), а затем (2.6.) и (2.8) в (2.5) и (2.7), можно после преобразований получить волновое уравнение для функцииψ:
(2.0)
и формулу, для определения напряженности электрического поля:
(2.0)
где – поперечное волновое число:
(2.0)
Из формул (2.9)–(2.11) следует, что, если продольное волновое число отлично от, т. е.то в полеобязательно имеется продольная составляющая. Это соответствует случаю– волн в длинной линиисо всеми вытекающими отсюда свойствами волн, как для волноводов.