Збудження круглого хвилеводу

Вибираючи розв’язок в формі першого рядка (4.5),

помноженої на А (4.6) ми повинні відразу  покласти В=0,

тому що в протилежному випадку  Т опиниться 

необмеженим в центрі круга . Таким чином                          Рисунок 4.

(4.7)

Гранична умова Т=0 на         веде за собою:

(4.8)

Це значить, що                     , тобто                                                                   (4.9)

В результаті ми можемо записати розвязок крайовой задачі. Як видно, систему розвязків утворюють власні функції, отримані при підстановці χ (4.9) в (4.7). Запишемо вирази цих функцій разом з відповідними їм власними значеннями:

 

(4.10)

 

Тут лінійні  комбінації (4.5) представлені в формі  стовбців: вибір однієї із позицій стовбця дає варіант власної функції.

 Розвязуючи для тієї ж області  другу краєву задачу, знову приходимо  до формули розв'язку (4.6). Гранична умова                                   дає:

(4.11)

Тому                                  і                                                                                (4.12)

Отже, отримаємо замість (4.10):

(4.13)

 

 

 

Розглядаючи Н-хвилі, випишемо власні функції і власні значення; вони для кругового контура     були отримані, використовуючи (4.13):

 

(4.14)

 

 

 

де A_mn – корені рівняння (4.11).

На рисунку 5 показана структура поля Н₃₁. В цьому випадку із (4.14):

  ( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.

 

 

 

Збудження круглого хвилеводу

Для роз’яснення умови збудження хвилеводу використаємо принцип взаємності. Виходячи з цього принципу, можна стверджувати, що конструкції приладів, призначених для збудження в хвилеводі хвилі визначеного тип, або для видобуття енергії із хвилеводу з хвилею того ж типу, повинні бути однаковими.

Отже, представимо, що в хвилеводі рухається хвиля визначеного типу. яким чином можна видобути максимальну енергію із цього хвилеводу?

Відомі наступні способи розв’язку цієї задачі.

1.В хвилеводі потрібно помістити прямий провід так, щоб він знаходився  в точці, де напруженість електричного поля має максимальне значення, і орієнтувати провід так, щоб його вісь співпадала з напрямком напруженості електричного поля. При такій орієнтації провода індуктивні в ньому ЕРС буде максимальна.

2.В хвилеводі потрібно помістити рамочну антену(виток), зорієнтувавши її так, щоб нормаль до плоскості рамки співпадала з напрямком вектора напруженості магнітного поля. При цьому рамку потрібно розташувати там, де нормальна до її площини напруженість магнітного поля має максимальне значення.

Виходячи із вище розказаного  і основуючись а принципі взаємності, приходимо до наступних правил збудження в хвилеводі хвилі того чи іншого типу.

1.Необхідно встановити структуру  поля хвилі, яку бажано збудити.

2.Для збудження хвилі в хвилевід  можна помістити провідник або  систему провідників зі струмом, розмістивши їх вздовж напрямку вектора напруженості електричного поля в тих точках, де це поле повинно мати максимальне значення.

 

На рисунку 6 показані пособи збудження хвиль Н (а,б) та Е(в) типу штирем та петлею.

 

 

 

                              а                                                        б     

 

 

в

Рисунок 6.

Таким чином, збуджуючий елемент створює в хвилеводі множину полів різних типів. Більш того, ми можемо стверджувати, що збудити в хвилеводі поле тільки одного типу, очевидно, неможна.

Висновок

В ході розрахунку курсової роботи були знайдені такі параметри  хвилі H₃₁:

1. Розмір поперечного перерізу хвилеводу.
2. Смуга робочих частот.
3. Довжина хвилі у хвилеводі.
4. Фазова та групова швидкості.
5. Хвилевий опір.
6. Максимальна потужність.
7. Стала затухання.

 

Отже, ми ознайомилися з фізичними  процесами в хвилеводах. Розглянули класифікацію і структуру хвиль в круглому хвилеводі. У хвилеводах можуть розповсюджуватися лише хвилі вищого порядку: електричні Е і магнітні хвилі Н, що мають подовжні складові відповідно Еz і Hz. А також розглянули структуру хвилі Н₃₁ в круглому хвилеводі та збудження хвилеводу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  використаної літератури

1. Гольдштейн Л. Д., Зернов Н. В. Электромагнитные поля и волны. Изд. 2-е, перераб. и дополн. – М.: Изд-во «Советское радио». 1971. – 664с.
2. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 544с.
3. Федоров Н. Н. Основы электродинамики: Учеб. пособие для вузов. – М.: «Высш. школа», 1980. – 399с.