5 дәріске тезис Тарату жолдардың теориялық негіздері
жүктеу/скачать 74.5 Kb.
|
1 2
Дәріс5 (1)- Бұл бет үшін навигация:
- Сұрақтар: 1.
| Бағытталған толқындар классификациясы.
Классификация принциптері. Электрмагниттік өрістің бағытталған толқындарының структурасының ерекшеліктері. Олардың класы мен типтерін ажыратуға мүмкіндік береді. Толқындарды классификациялауда бағытталған жүйеге кіретін проводниктер шексіз өткізгіштікке ие деп есептеледі. Жақсы өткізгіштік металдан жасалынған реалды құрылғыларда пайда болатын өрістің қосымша құраушылары аз болады. Бәрінен бұрын бағытталған толқындардың әмбебеп бір ерекшелігін көрсетейік: кез-келген толқын өрісі міндетті түрде z осіне перпендикуляр кеңістікте жатқан көлденең электрлік Е1 және магниттік Н1 құраушылардан тұрады. Бұл шарт бағытталған жүйенің қума осі бойымен энергияның таралуын қамтамасыз ететін ПZ Пойтинг векторының қума компонентінің болуы үшін керек. Толқын класын оның таралу бағытына параллель өрістің ЕZ және HZ қума құраушыларының болуы не болмауымен анықталады. Классификациялауда екі принцип қолданылады: қай векторларда қума құраушылары бар екені: Е, Н; неболмаса қай вектор көлденең екендігі (transversal), яғни ТМ, ТЕМ көлденең кеңстіктерде тұтас жатқандығы көрсетіледі. Толқын типі, mod, деп те (mode) аталатын, нақты бағытталған құрылғы үшін берілген кластың (көлденең қимадағы өрістің максимумдар мен минимумдар санымен) толқын өрісінің күрделі құрлымымен анықталады. Ол екі сандық индекстермен белгіленеді, мысалы, Е01, Н11. Бағытталған толқындардың класын қарастырайық. ТЕМ класы (көлденең электрмагниттік толқындар) Көлденең электрмагниттік толқындардың өрісі тек көлденең электрлік және магниттік құраушылардан (ЕZ ≡0, HZ ≡0) тұрады. Кейде оларды лехерлік немесе L-толқындар деп атайды. Себебі, бұл толқындардың ЕZ және HZ көлденең құраушылары болмайды, онда Берілген формулаларға сәйкес Е және Н көлденең құраушылары нольден егер болған жағдайында ғана айырмашылығы бар. Сонда формуласынан , яғни ТЕМ толқынының таралу коэффициенті әрқашан берілген бағытталған жүйе толтырылған ортадағы толқынның таралу коэффициентіне тән. Бұл екі не одан да көп әр текті диэлектриктік қабаттардан тұратын жүйеде ТЕМ толқынының болу мүмкіндігін болдырмайды, себебі бір уақытта әртүрлі тең болуы мүмкін емес. болғанда үш өлшемді толқындық теңдеулерден екі өлшемді векторлық Лаплас теңдеулері туындайды: ; ; Берілген бағытталған жүйенің көлденең кеңістігіндегі осы теңдеулердің тек біреуін шешсе жеткілікті, себебі ТЕМ толқындары үшін электрлік және магниттік көлденең құраушылар арасында ұқсастық бар. Шынында да ЕZ =HZ=0 болғанда (1) Мұндағы (2) ортаның толқындық кедергісі. Сонымен, ТЕМ толқынының кез-келген өріс нүктесінде электрлік және магниттік векторлары өзара перпендикуляр және шамасы бойынша пропорционал. ZВ пропорционалдық коэффициенті ортаның параметрлеріне тәуелді және бағытталған жүйедегі және шексіз кеңістіктегі ТЕМ толқындары үшін бірдей. Келесі маңызды қасиетті дәлелдейік: тамаша өткізгіштегі бар бағытталған жүйенің көлденең жазықтығындағы ТЕМ толқын өрісінің электрлік құраушысының структурасы осы жүйедегі электрстатикалық өрісіне ұқсас. Зарядтары жоқ біртекті ортада электрстатикалық өріс мына теңдеулерге бағынады: rot E=0; divE=0; теңдеуінен , яғни . Электрстатикалық өрісте болғандағы Лаплас теңдеуіне тек φ потенциалы ғана емес, Е векторы да бағынады. Егер стационарлық өріс жүйеде пайда болса, онда және үш өлшемді Лаплас операторы екі өлшемдіге айналады. Бұл жағдайда теңдігі орындалады және (1)-теңдеуімен сәйкес келеді. Тамаша өткізгішті шекарадағы Е векторы үшін шекаралық шарттар стационар және айнымалы өрістер жағдайында бірдей. Бірдей теңдеулер және шекаралық шарттар дәлелдеуді қажет еткен екі жағдай үшін бірдей шешімге әкеледі. Салдар 1. Көлденең қимадағы ТЕМ толқын өрісінің структурасы жиілікке тәуелді емес. Шынында да, ТЕМ толқынының Е өрісі кез-келген жиіліктегі электростатикалыққа ұқсас, ал Н өрісі (2) қатынасымен байланысты. Салдар 2. ТЕМ толқыны электростатикалық өріс болуы мүмкін бағытталған жүйелерде ғана тарала алады. Себебі Z өсіне перпендикуляр, S жазықтығында шектеулі өрістер жайлы әңгіме болғандықтан, электростатикалық өріс екі немесе бірнеше оқшауланған өткізгіштен тұратын жүйеде ғана пайда болады. Көлденең қимада диэлектрик шекаралары өткізгіштермен көп байланысты облыс тудырады. Сонымен, ТЕМ толқынының өріс құрылымы электрстатикалық есептерін шешумен анықталады. Сондықтан, коаксиалды және екі өткізгішті жолақтардың электрлік өрістерін қолдануға болады. Электрстатикалық өрісте Е вектор жолағына эквопотенциалдық беттер перпендикуляр, ал ТЕМ толқындарының өрісінде қатынасы орындалады. Көлденең кеңістікте ТЕМ толқындарының Н магниттік өріс жолақтары электрстатикалық өрістің эквипотенциалдық беттерімен сәйкес келеді. Жолақтардағы ТЕМ толқындарымен бірге Н магниттік өрісті анықтау үшін, егер өткізгіш шекарасының соңғысында болса, олардың стационарлық магниттік өріске идентивтілігін қолдануға болады. Коаксиалдық жолақтағы болғанда ; А/м формуласымен анықталады. Е және Н класстары Бағытталған жүйелерде өрісі бір қума құраушылардан ЕZ және HZ тұратын электрмагниттік толқындар да тарала алады. Бұл толқындар металл қабырғалы және біртекті диэлектрлік толтырулы бір байланысты және көп байланысты толқын таратқыштарда болады, сонымен қатар бірнеше концентрлік диэлектрлік қабаттардан тұратын құрылымында да болады; соңғы жағдайында толқынның өріс структурасы осьтік симметрияға ие болуы керек. Е-толқындар немесе «электрлік» тек электрлік қума құраушыдан (EZ=0) және , көлденең компонеттерден тұрады. болғандықтан, бұл толқындардың магниттік өрісі көлденең және оларды көлденең магниттік (ТМ) толқындар деп те атайды. ЕZ қума компонентасы берілген шекараларда (*) теңдеуімен анықталады: (3) болғанда Сұрақтар: 1. Бағытталған толқындар классификациясы. Н және Е толқын класстары. 3. Гибридты толқын класстары. 4. Көлденең электрмагниттік толқындар дегеніміз не? жүктеу/скачать 74.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2