Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8: Керовані електромагнітні хвилі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    34738

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Рівномірні плоскі хвильові рішення, розроблені в главі 7, насправді не можуть існувати у всьому просторі, оскільки від джерел потрібна нескінченна кількість енергії. Однак хвилі ТЕМ також можуть поширюватися в області кінцевого об'єму між електродами. Такі електродні конструкції, відомі як лінії електропередачі, використовуються для потоку електромагнітної енергії від потужності (60 Гц) до мікрохвильових частот, як лінії затримки за рахунок скінченної швидкості c електромагнітних хвиль, і в мережах формування імпульсів за рахунок відображень в кінці лінії. Через межі електродів дозволені також більш загальні хвильові рішення там, де електричне та магнітне поля більше не перпендикулярні. Ці нові рішення також дозволяють електромагнітному потоку енергії в замкнутих однопровідникових структурах, відомих як хвилеводи.

    • 8.1: Рівняння лінії електропередачі
      Загальні властивості ліній електропередачі проілюстровані на малюнку 8-1 паралельними пластинчастими електродами на невеликій відстані d один від одного, що охоплюють лінійні середовища з діелектричною проникністю\(\varepsilon \) і проникністю\(\mu \). Оскільки цей інтервал\( d\) набагато менше ширини\(w\) або довжини\(l\), ми нехтуємо ефектами окантовки поля і припускаємо, що поля залежать лише від\( z\) координати.
    • 8.2: Перехідні хвилі лінії електропередачі
      Найпростіший спосіб вирішення перехідних хвиль на лініях електропередачі - це використання фізичних міркувань на відміну від математичної строгості. Оскільки хвилі рухаються зі швидкістю\(c\), після їх створення вони не можуть досягти жодної позиції\(z\) до часу\(z/c\) пізніше. Хвилі, що рухаються в позитивному\(z\) напрямку, описуються функцією\(\textrm{V}_{+}\left ( t-z/c \right )\) і хвилями, що рухаються в\(-z\) напрямку по\(\textrm{V}_{-}(t + z/c)\). Однак в будь-який час\(t\) і положення\(z\),
    • 8.3: Синусоїдальні варіації часу
      Часто лінії електропередачі збуджуються синусоїдально мінливими джерелами, так що напруга і струм лінії також змінюються синусоїдально з часом:
    • 8.4: Довільні дії
      Лінія електропередачі без втрат збуджена\(z = -l\) при синусоїдальному джерелі напруги тепер закінчується на іншому кінці\(z =0\) з довільним імпедансом\(Z_L\), який в цілому може бути комплексним числом. Визначення напруги навантаження і струму при\(z =0\) як
    • 8.5: Налаштування заглушок
      На практиці більшість джерел підключаються до лінії електропередачі через послідовний опір, узгоджений з лінією. Це усуває минущі відбиття при включенні або виключенні збудження.
    • 8.6: Прямокутний хвилевід
      У розділі 8-1-2 ми показали, що електричне та магнітне поля для\(\textrm{TEM}\) хвиль мають таку ж форму розв'язків у площині, поперечній осі лінії передачі, що і для статики. Внутрішній провідник всередині замкнутої структури лінії електропередачі, такий як коаксіальний кабель, необхідний для\(\textrm{TEM}\) хвиль, оскільки він несе поверхневий струм та розподіл поверхневого заряду, які є джерелом магнітного та електричного полів. Порожниста провідна конструкція, звана хвилеводом
    • 8.7: Діелектричний хвилевід
      У розділі 7-10-6 для волоконної оптики ми виявили, що електромагнітні хвилі також можуть керуватися діелектричними структурами, якщо хвиля рухається від діелектрика до вільного простору під кутом падіння, більшим за критичний кут. Хвилі, що поширюються по діелектрику товщини на\(2d\) малюнку 8-30, все ще описані векторними хвильовими рівняннями, отриманими в розділі 8-6-1.
    • 8.8: Проблеми

    Мініатюра: Хвилевідний фланець UBR320 для мікрохвильових печей. (Громадське надбання; Catslash через Вікіпедію)