Радиоволны
Радиоволны в идеальном диэлектрике без зарядов
Монохроматические волны в идеальном пространстве
Представление монохроматических волн в виде комплексных. амплитуд
Радиоволны в проводниках. Скин-эффект
Радиоволны в линиях передачи
Поперечно- магнитные волны
Фазовая и групповая скорости волн. Длина волны в линии
Радиоволны в прямоугольном волноводе
Телеграфные уравнения
Режимы работы линий передачи
Коэффициент стоячей волны напряжения
Излучение и распространение радиоволн
Ближняя и дальняя зоны излучателя
Диаграмма направленности антенны
Типы антенн
Навигация
Радиоволны в прямоугольном волноводе
Основы радиосвязи
65484
знака
0
таблиц
33
изображения
2.7 Радиоволны в прямоугольном волноводе
Прямоугольный волновод (рис.2.5) - широко используемая линия передачи, обладающая наименьшими потерями энергии, по сравнению с другими типами линий.
Поперечным сечением волновода является прямоугольник, широкая сторона которого равна а, узкая-b.
Для нахождения электромагнитного поля внутри волновода следует решить уравнения Максвелла с граничными условиями
где 
- касательная составляющая напряженности электрического поля. Проведя преобразования, аналогичные тем, которые были проделаны при нахождении поля между параллельными плоскостями, найдем выражения для составляющих поля в волноводе. Здесь также имеются две группы полей:
- поперечно-электрические или ТЕ-типа (Н-тип),
- поперечно-магнитные или ТМ-типа (Е-тип).
Поле Н-типа имеют составляющие Ех, Еу, Нх, Ну, Нz, а поле Е-типа – Ех, Еу, Еz, Нх, Ну.
Радиоволны Н-типа
Поперечно-электрические поля имеют следующие составляющие:
(2.16)
(2.17)
Как видим, поле имеет вид бегущей волны при 
, где
(2.18)
В волноводе может распространяться бесконечное число волн Hmn, соответствующих разным значениям m и n. Для того чтобы расширить диапазон пропускаемых частот, следует, по возможности, уменьшить критическую частоту 
. С этой целью следует возбуждать волны, у которых m и n минимальны.
Как следует из выражений для составляющих поля, не существует волны Н00. Простейшими типами колебаний являются Н10 и Н01. Так как a>b, то из (2.18) следует, что наименьшая критическая частота у волн Н10. Именно она, главным образом, используется на практике.
Волна Н10
Подставим в (2.16) m=1, n=0, получим
где 
-постоянная распространения волн Н10, определяемая выражением (2.16), а критическая частота
Поскольку
,
где 
-критическая длина волны в диэлектрике, заполняющем волновод, то
.
Длина волны в волноводе определяется соотношением (2.14), справедливым для волн Н- и Е-типа.
На рис.2.6 приведено распределение линий напряженности Е и Н в случае возбуждения волн Н10.
2.8 Волны ТЕМ-типа
 |
Как было отмечено в разделе 2.3, поперечные электромагнитные поля (ТЕМ-типа) существуют в линии при любых частотах колебаний, в том числе при
, т.е. при протекании постоянного тока. Поэтому ТЕМ-волны могут распространяться в тех линиях, которые пропускают постоянный ток. Среди представленных на рис.2.1 это - двухпроводные, коаксиальные и микрополосковые линии. На рис.2.7 изображены распределения электрических и магнитных линий в линиях с ТЕМ-волнами, справедливые для некоторого момента времени.
Помимо главной особенности таких ТЕМ-волн - отсутствие граничной частоты, эти волны имеют следующие свойства.
Фазовая скорость не зависит от частоты колебаний и равна скорости света в среде
где с- скорость света в вакууме. Для немагнитных сред (где 
)
(2.19)
В микрополосковой линии среда неоднородна по сечению, поэтому в (2.19) нужно подставить некоторую эффективную относительную диэлектрическую проницаемость 
, которая заключена в пределах 
,где 
- относительная диэлектрическая проницаемость подложки. Значение для микрополосковых линий можно найти, например в работе 
.
Длина волны в линии не зависит от частоты колебаний f:
где 
- длина волны в вакууме. Для линий с немагнитным заполнением
(2.20)
Поскольку структура поля в линии такая же. как и при протекании постоянного тока, а статическое электрическое поле потенциально, то и для переменных полей можно использовать понятие потенциала 
. Это дает возможность перехода при расчете поля от дифференциальной векторной величины 
к интегральной скалярной величине
, где U – разность потенциалов, или напряжение. В результате, вместо расчёта трех проекций вектора 
, зависящих от 4-х переменных, достаточно найти одну величину U как функцию 2-х переменных. Это значительно упрощает расчёт.
Вектор плотности тока 
в линиях с ТЕМ-волной имеет составляющую, направленную вдоль оси распространения (оси х). Поэтому, вместо дифференциальной векторной величины ,
можно перейти к интегральной скалярной величине – току I(t,x).
Похожие работы
... .php?title=%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE-%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D1%8C&printable=yes - cite_note-1. 4. Спутниковая связь Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными ...
... Так как данное соотношение не выполняется, то следует рассчитать дальность диапазона с помощью направляющих линий. 1.4 Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне при использовании направляющих линий Дальность уверенной радиосвязи, км, между стационарными и локомотивными радиостанциями при применении направляющих линий ; (4) где Адоп – максимально допустимое затухание сигнала в ...
... локомотивные радиостанция 11 - 4400 - 4400 Итого 19,5 36841 170,5 37031 8. Расчет экономической эффективности внедрения новых устройств. Расчет экономической эффективности сводится к определению годового экономического эффекта при внедрении маневровой радиосвязи на станции Б. Оборудование станции Б устройствами маневровой радиосвязи включает: Количество ...
... радиоволн - DmW. bas (3.375 кБ), Программа расчета сетей ПРС в гектометровом диапазоне радиоволн - GmW. bas (8.290 кБ). Библиографический список 1. Художитков П.И., Золотых О.В. Системы железнодорожной связи. - Екатеринбург: УрГУПС, 1993. - 15 с. 2. Ваванов В.В. и др. Радиотехнические средства ж. д. транспорта. - М.: Транспорт, 1991. - 303 с. 3. Волков В.М., Головин ЭЛ., Кудряшов ...
0 комментариев