Связь между продольными и поперечными составляющими электромагнитного поля

УСВЧ

(Устройства сверх – высоких частот)

Классифицировать УСВЧ будем по функциям, которые они выполняют в линии передачи, независимо от того, для какой цели выполняется та или иная функция.

Наименование класса устройств	Функциональные признаки
1. Отрезки регулярных линий передач	Направленная передача ЭМЭ
2. Соединительные устройства	Соединения отрезков регулярных линий,
А) Неподвижные и подвижные сочленения	элементов или узлов
Б) Уголки и изгибы
В) Трансформаторы и фильтры типов волн
Г) Вращающиеся сочленения
3. Делители мощности	Разделение энергии, передаваемой в одном канале, на несколько каналов или сложение энергии из нескольких каналов в одном
4. Переключающие устройства (коммутаторы)	Временные соединения различных каналов
5. Развязывающие устройства	Понижение уровня мощности,
А) Аттенюаторы	проходящей из одного канала в другой,
Б) Направленные ответвители	или полная развязка между каналами
В) Циркуляторы
Г) Вентили
6.Поляризационные преобразователи	Преобразование поляризации проходящих волн
7. Фазирующие устройства	Поддержание или изменение фазы или
А) Фазовращатели	разности фаз колебаний в линии
Б) Секции дифференциального Фазового сдвига
8. Мостовые (гибридные) соединения	Сложение, вычитание и калиброванное
А) Двойные Т-образные	разделение мощности ЭМВ в четырех
Б) Щелевые	канальном соединении
В) Кольцевые
Г) Шлейфовые
9. Защитные устройства	Предохранение нагрузки или узла от чрезмерной мощности
10. Согласующие устройства	Согласование тракта в целом его отдельных элементов и узлов для получения заданного коэффициента отражения
11. Симметрирующие устройства	Переход от несимметричной линии или узла к симметричной линии или узлу.

Линии передачи принято классифицировать по типу направляемых волн.

Типы волн:

1. Поперечные или волны Т-типа – отсутствуют составляющие E и Н, направленные вдоль направления распространения энергии (T-transfers (поперечные)) Т-(ТЕМ);

2. Электрические (Е- типа) Е-(ТМ);

3. Магнитные (Н-типа) Н-(ТЕ);

4. Смешанные (HE- типа) или гибридные.

Примеры этих волн – при отражение от границы раздела двух сред. Кроме того, все линии передачи делят на два больших класса:

1. Закрытого типа – вся энергия сосредоточенна в пространстве, ограниченном металлической оболочкой от внешней среды;

2. Открытого типа - поле, строго говоря, распределено во всем пространстве (подавляющая часть вблизи), поэтому параметры этих линий подвержены влиянию окружающей среды (метеоусловия, расположенные вблизи объекты и т.д.)

Будем рассматривать производную, бесконечно длинную направляющую систему, ориентированную вдоль оси Z.

Будем полагать:

1. Форма поперечного сечения не зависит от Z - линия однородна, кроме того, параметры среды и граничные условия, которым удовлетворяют поля, не зависят от Z.

2. Направляющая система не вносит потерь.

Мы уже рассматривали направленные волны над границей раздела, характер изменения E и H вдоль продольных и поперечных координат был различным.

Введем два параметра:

1. Продольное волновое число .

2. Поперечное волновое число т.е. .

Особенность направляемых волн: комплексная амплитуда каждой из шести проекций векторов Е и Н зависит от пространственных координат по закону:

Начальную фазу волны всегда можно подобрать так, чтобы - была действительной.

Производные по Z:

(3.1)

Сторонние источники отсутствуют и поле описывается Уравнениями Максвелла:

Развернем эти уравнения в декартовой системе координат. Из первого уравнения Максвелла:

;

;

Из второго уравнения Максвелла:

;

;

Решим эти уравнения относительно Е(например, совместно первое и пятое уравнение):

; ; ; (3.2)

Аналогично в любой другой системе координат.

Итак, достаточно найти лишь две функции для любой направляющей системы, а остальные проекции определяют через них

Дата добавления: 2014-01-06