Физические принципы передачи ЭМВ в ЛП. Условия распространения

Для того, чтобы ЭМВ распространялась вдоль оси ЛП необходимо обеспечить существование поперечных составляющих векторов и .

Поток мощности распространяющейся вдоль оси

; 5.1

_z – вектор плотности потока мощности вдоль оси ЛП.

_s и _s – поперечное составляющее поля.

Если Е_s = Н_s = 0, то передача вдоль оси z отсутствует.

Для того чтобы обеспечить условия распространения ЭМВ-н в односвязных волноводах необходимо, чтобы каждый момент времени создавались условия разности потенциалов в противоположных точках поперечного сечения. Для этого необходимо, чтобы в поперечном сечении, а не только в продольном существовал волновой процесс.

Волновой процесс описывается функцией e^-jkz .

Обозначим функцию волнового процесса в продольном направлении e^-jksz , где к_в – волновое число вдоль оси z. К_s – волновое число в поперечном сечении.

Рассмотрим на примере прямоугольного волновода

2 волновых процесса складываются, и волна идет в сторону.

Исходя из граничных условий касательная составляющая Е_t=0 на поверхности проводника, а амплитуда поля должна иметь вид.

Длина волны в волноводе должна быть отличной от l в свободном пространстве. Эта длина волны определяется наклоном вектора к оси волновода.

Волновой процесс в поперечном сечении существует, если существует продольная составляющая вдоль направления распространения. Она может быть как вектором _z, так и _z.

Вывод: в односвязных волноводах существуют только классы волн, имеющие продольную составляющую Е и Н. Поперечные волны без продольных составляющих в односвязных волноводах не распространяются.

В 2-х связных ЛП наличие поперечного волнового процесса не является обязательным. В этих линиях проводники развязаны между собой по полю.

Однако если расстояние между проводниками в 2-х связной ЛП превосходит половину длины волны, то волновой процесс в поперечном сечении возникает, создавая высшие типы волн.

Режимом работы ЛП любого типа является одноволновый режим, т.е. должен распространяться только один тип волны.

В световодах распространение ЭМВ-н обуславливается двумя принципами:

a). Вторым законом Снелиуса – явление полного внутреннего отражения (ступенчатые световоды).

б). Рефракцией оптических волн, когда пути распространения типов волн представляют собой колебания вокруг оси световода(градиентные световоды).

В световодах нет ограничивающих проводящих поверхностей, и распространение обеспечивается за счет нерегулярности поперечного сечения световода.

Дата добавления: 2014-01-14