Bài giảng Trường điện từ: Chương 11 - Trần Quang Việt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Trường điện từ" Chương 11: Sóng điện từ phẳng đơn sắc trong môi trường không đồng nhất, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Sóng tới vuông góc với mặt phân cách; Phân bố sóng tới, sóng phản xạ và sóng truyền qua; Trường điện phân cực song song với mặt phân cách; Áp dụng tìm kiểu sóng TE cho ODS 2 bảng song song;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Trường điện từ: Chương 11 - Trần Quang Việt

EE 2003: Trường điện từ Lecture 11 Sóng điện từ phẳng đơn sắc trong môi trường không đồng nhất Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT EE 2003: Trường điện từ Sóng tới vuông góc với mặt phân cách L.O.3.5 – Calculate reflection and transmission of a normally incident wave on a dielectric or conductor interface, including the attenuation constant, phase constant, wave impedance and Poynting vector. Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua    Hi ay      Ei x a si ax x az   (Sóng tới) Ht       a sr X E r (Sóng px) Et x a st   (Sóng truyền qua) Hr (khúc xạ) ( 1 ,  1 , 1 ) (Biên: z=0) ( 2 ,  2 ,  2 )             Ei = E i0 e 1z ax E r = E r0 e 1z ax Et = E t0 e  2z ax      E i0  1z    E r0  1z    E t0  2z  Hi = e ay Hr = - e ay Ht = e ay 1 1 2 EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua Sóng trong môi trường 1:             1z    1z  E1  Ei + E r = E i0 e ax  E r0 e ax         E i0 1z  E r0  1z  H1 = H i + H r = e ay  e ay 1 1 Sóng trong môi trường 2:        E 2 = Et = E t0 e  2z ax      E t0  2z  H 2  Ht = e ay 2 EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua Tại biên z=0 ta có:      E1x (z  0)  E 2x (z  0) E i0  E r0  Et0     E i0 E r0 E t0 H1y (z  0)  H 2y (z  0)   1 1 2  2  1   22  E r0  E i0 E t0  E i0 2  1 2  1   E r0  2  1    Hệ số phản xạ: E i0  2  1     E t0 2 2   1  Hệ số truyền qua:     (Hệ số khúc xạ) E i0  2  1 EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Ví dụ 1 Trong không khí (miền z0. Xác định sóng phản xạ trong miền z0. EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Ví dụ 2 Trong không khí (miền x0. Xác định phân trường điện, trường từ trong 2 môi trường và mật độ công suất điện từ trung bình trong môi trường dẫn. Tính công suất tổn hao trung bình trong thể tích hình hộp chữ nhật 2mx4m, một đáy tại x=0 và một đáy tại x=2mm EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT EE 2003: Trường điện từ Sóng tới theo phương bất kỳ – nguyên lý ống dẫn sóng L.O.3.6 – Apply principles of plane wave reflection of obliquely incident waves on a conductor interface and boundary conditions to explain parallel plate waveguide operation and parameters, including number of propagation modes and waveguide cutoff frequency. Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Trường điện phân cực song song với mặt phân cách Các thông số   j   j , v p   /   1/   v sóng trong điện môi   2 /   v / f ,   j /    /     a si   cos  i a x  sin  i a z  ui  ra si   x cos i  z sin i    a sr  cos  r a x  sin  r a z  ur  ra sr  x cos r  z sin  r    j ui      Ei  Ei 0 e a y E r  E r 0 e  j u r a y  1        1    Hi  [ a si  Ei ] H r  [ a sr  E r ]   EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Trường điện phân cực song song với mặt phân cách Khai triển các phương trình trên, ta có:           E  Ei  E r  (Ei 0 e  j (  xcosi zsini ) +E r 0 e  j (xcosr  zsin r ) ) a y (1)    Ei 0  E    j (  xcos  zsin  ) i0 Hi    cos i a z  sin i a x  e i i      E   E   H r   r 0 cos  r a z  r 0 sin  r a x  e  j (xcos r zsin r )           H  Hi  H r (2) EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Trường điện phân cực song song với mặt phân cách   Tại x=0 theo ĐKB thì: E y (x  0)  0 và H x (x  0)  0  j (zsin i )  j (zsin  r ) E r0   E i0 Ei 0 e +E r 0 e  0, z r  i Thay vào phương trình (1) và (2) ta được:    E  j2Ei 0 sin(  xcos )e  j zsin a y (3)   2E  H   i 0 [jsin  sin(  xcos  )a x    cos  cos(  xcos )a z ]e  j zsin (4) EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Trường điện phân cực song song với mặt phân cách  E y (x)  0 Từ phương trình (3) và (4) ta thấy  tại x thỏa: H x (x)  0 m m sin(  xcos  )  0 x  ; m  0,1, 2,... (5)  cos  2cos  Nhận xét: thêm vào bản dẫn lý tưởng tại x thỏa (5) không làm thay đổi phân bố sóng. Do khi thêm bản dẫn lý tưởng tại vị trí này ta có điều kiện biên:  E y (x)  0  H x (x)  0 EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Trường điện phân cực song song với mặt phân cách EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Áp dụng tìm kiểu sóng TE cho ODS 2 bảng song song x0   z Hi    x  Hr x  xa Ei Er x Điều kiện lan truyền của kiểu TE: thêm vào bản dẫn tại x=a  góc phản xạ  phải thỏa mãn pt (5) hay: m mv f mv 2 cos     c ; fc  sin   1   f c / f  (6)  a 2af f 2a Do cos1 nên: f  f c (7) fc: gọi là tần số cắt, tại f=fc sóng không truyền được trong Ods vì =0  sóng truyền vuông góc với 2 bản dẫn. Vậy để sóng TE truyền được trong Ods thì phải thỏa điều kiện sau: f  f c  mv / 2a EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Áp dụng tìm kiểu sóng TE cho ODS 2 bảng song song Phân bố sóng của kiểu TE: sóng TE thỏa mãn phương trình (3) & (4). 2 Theo (7), đặt :  m   sin    1   f c / f  (8) Thay (6), (8) vào phương trình (3) và (4) ta được:   m  E  j2Ei 0 sin( x)e  jm z a y (9) a   2Ei 0 m  m m   j z H [j  m sin( x)a x  cos( x)a z ]e (10) m  a a a Nhận xét: có vô số kiểu sóng TEm có thể truyền trong Ods. Không tồn tại kiểu sóng với m=0. Với một tần số f của sóng xác định chỉ có một số kiểu sóng TEm có thể truyền được khi thỏa mãn điều kiện f>fc EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Trường từ phân cực song song với mặt phân cách Các thông số   j   j , v p   /   1/   v sóng trong điện môi   2 /   v / f ,   j /    /     a si   cos  i a x  sin  i a z  ui  ra si   x cos i  z sin i    a sr  cos  r a x  sin  r a z  ur  ra sr  x cos r  z sin  r    j ui     Hi  Hi 0e a y H r  H r 0 e  j u r a y          Ei  [Hi  a si ] E r  [H r  a sr ] EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Trường từ phân cực song song với mặt phân cách Tương tự như trường điện phân cực song song, sinh viên phải tự dẫn ra!!!! EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Áp dụng tìm kiểu sóng TM cho ODS 2 bảng song song Tương tự như cách thiết lập cho kiểu TE, sinh viên phải tự dẫn ra!!!! x0   z Hi  Hr x      x xa Ei Er x EEElectromagnetics& Systems 2015 : Signals Field   Tran QuangViet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt