Bài giảng Trường điện từ: Chương 6 - TS. Lương Hữu Tuấn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Trường điện từ - Chương 6: Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm về Ods, Ods hình chữ nhật, Ods hình trụ tròn, hệ số tắt dần trong Ods thực, hộp cộng hưởng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Trường điện từ: Chương 6 - TS. Lương Hữu Tuấn

Tröôøng ñieän töø ª Chöông 1 : Khaùi nieäm & phtrình cô baûn cuûa TÑT ª Chöông 2 : Tröôøng ñieän tónh ª Chöông 3 : TÑT döøng © TS. Lương Hữu Tuấn ª Chöông 4 : TÑT bieán thieân ª Chöông 5 : Böùc xaï ñieän töø ª Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1 Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1. Khaùi nieäm veà ods 2. Ods hình chöõ nhaät 3. Ods hình truï troøn © TS. Lương Hữu Tuấn 4. Heä soá taét daàn trong ods thöïc 5. Hoäp coäng höôûng 2 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1. Khaùi nieäm veà ods 1.1. Heä thoáng daãn truyeàn ñònh höôùng 1.2. Taàn soá tôùi haïn & Soùng ngang © TS. Lương Hữu Tuấn 3 1.1. Heä thoáng daãn truyeàn ñònh höôùng laø heä thoáng daãn truyeàn böùc xaï ñieän töø theo 1 höôùng nhaát ñònh ª Khi f taêng, toån hao (böùc xaï & nhieät) taêng theo ª Daây song haønh : daûi soùng m °toån hao böùc xaï taêng do kgian böùc xaï khoâng giôùi haïn © TS. Lương Hữu Tuấn °toån hao nhieät taêng do hieäu öùng beà maët & do toån hao ñmoâi ª Caùp ñoàng truïc : daûi soùng dm °toån hao böùc xaï khoâng ñaùng keå do kgian böùc xaï giôùi haïn °toån hao nhieät taêng ª OÁng daãn soùng : daûi soùng cm °toån hao böùc xaï khoâng ñaùng keå do kgian böùc xaï giôùi haïn °toån hao nhieät khoâng ñaùng keå do γth = ∞ & γñm = 0 4 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1.2. Taàn soá tôùi haïn & Soùng ngang ª Taàn soá tôùi haïn fth : ° Soùng lan truyeàn khoâng toån hao khi f > fth ° Taàn soá tôùi haïn tæ leä nghòch vôùi kích thöôùc cuûa ods © TS. Lương Hữu Tuấn Do ñoù ods chæ duøng ôû taàn soá cao ª Soùng ngang : Giaû söû phöông truyeàn laø phöông z Soùng ñieän töø toång quaùt laø toång cuûa : ° Soùng ñieän ngang TE : Ez = 0 , Hz ≠ 0 ° Soùng töø ngang TM : Ez ≠ 0 , Hz = 0 5 Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1. Khaùi nieäm veà ods 2. Ods hình chöõ nhaät Giaû söû ods coù : tieát dieän hcn, chieàu daøi raát lôùn, khoâng toån hao (γth = ∞ & γñm = 0), bieán thieân ñieàu hoøa © TS. Lương Hữu Tuấn 2.1. Thieát laäp phöông trình & ñieàu kieän bieân 2.2. Soùng töø ngang TM 2.3. Soùng ñieän ngang TE 2.4. Tính chaát cuûa ods 6 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.1. Thieát laäp phöông trình & ñkieän bieân (1) ª Thieát laäp phöông trình Giaû söû phöông truyeàn laø phöông z. Do ods raát daøi neân soùng chæ truyeàn theo moät phöông : k = ± j β E = E0 ( x, y )e − kz , H = H 0 ( x, y )e − kz ⇒ ∂∂Ez = ... = − kE , ∂∂Hz = ... = − kH © TS. Lương Hữu Tuấn E x = K12 ( − k ∂∂Exz − jωµ ∂∂Hyz ) c rotH = jωε E E y = K12 ( − k ∂∂Eyz + jωµ ∂∂Hxz ) c rotE = − jωµ H H x = K12 ( − k ∂∂Hxz + jωε ∂∂Eyz ) c H y = K12 ( − k ∂∂Hyz − jωε ∂∂Exz ) c 2 K = k + ω µε = − β 2 + ωv2 2 c 2 2 ∂ 2 E z 2 ∂x 2 + ∂∂yE2z + K c2 E z = 0 2 2 ∂ H ∂x 2 z + ∂∂yH2 z + K c2 H z = 0 7 2.1. Thieát laäp phöông trình & ñkieän bieân (2) ª Ñieàu kieän bieân  E1t = E2t © TS. Lương Hữu Tuấn   B1n = B2 n  Et = 0   Bn = 0 Ez ( x, 0, z ) = 0 8 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.2. Soùng töø ngang TM (1) 2 2 H z = 0 : ∂∂xE2z + ∂∂yE2z + K c2 E z = 0 E = X ( x).Y ( y ).e − kz ( s.v.) z d2X 2 Ye − kzdx 2 + Xe− kz ddyY2 + K c2 XYe − kz = 0 1 d2X 1 d 2Y © TS. Lương Hữu Tuấn X dx 2 + + K c2 = 0 Y dy 2  X dx2 = − M 2 2 1 d X  X = A sin( Mx + ϕ )  1 d 2Y 2 ⇒  Y dy 2 = − N  Y = B sin( Ny + ψ ) K c2 = M 2 + N 2 E z = C sin( Mx + ϕ ) sin( Ny + ψ )e − kz  E z ( x = 0) = 0  ϕ =0   ψ =0  Ez ( y = 0) = 0   ⇒   Ez ( x = a ) = 0  Ma = mπ  E z ( y = b) = 0  Nb = nπ 9 2.2. Soùng töø ngang TM (2) E z = C sin mπa x sin nπb y e− kz E x = K12 (− k ∂∂Exz − jωµ ∂∂Hyz ) = K− k2 ∂∂Exz c c © TS. Lương Hữu Tuấn E y = K12 ( − k ∂∂Eyz + jωµ ∂∂Hxz ) = K− k2 ∂∂Eyz c c H x = K12 ( − k ∂∂Hxz + jωε ∂∂Eyz ) = jKωε2 ∂∂Eyz c c H = 12 ( − k ∂H z − jωε ∂Ez ) = − jωε2 ∂Ez y Kc ∂y ∂x Kc ∂x 10 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.2. Soùng töø ngang TM (3) E x = − KCk2 maπ cos mπa x sin nπb y e− kz c E y = − KCk2 nbπ sin mπa x cos nπb y e − kz c E = C sin mπ x sin nπ y e − kz z a b © TS. Lương Hữu Tuấn H x = − ZTM 1 E y H y = ZTM 1 E x H = 0 z ± β mn ZTM = k jωε = ωε 2 2 2 K = −β c mn + ωv2 = ( maπ )2 + ( nbπ ) 2 β mn = (ω v)2 − (mπ a )2 − (nπ b) 2 ª Nhaän xeùt : °voâ soá kieåu soùng TMmn : TM11, TM12, TM32 … °khoâng toàn taïi TMmn öùng vôùi m = 0 hay n = 0 11 2.3. Soùng ñieän ngang TE H x = KCk2 maπ sin mπa x cos nπb y e− kz c H y = KCk2 nbπ cos mπa x sin nπb y e − kz c H = C cos mπ x cos nπ y e − kz z a b © TS. Lương Hữu Tuấn E x = ZTE H y E y = − ZTE H x E = 0 z jωµ ωµ ZTE = k = ± β mn β mn = (ω v)2 − (mπ a )2 − (nπ b) 2 ª Nhaän xeùt : °voâ soá kieåu soùng TEmn : TE01, TE12 … °TEmn öùng vôùi m = 0 vaø n = 0 khoâng lan truyeàn 12 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2.4. Tính chaát cuûa ods 1. Taàn soá tôùi haïn : Lan truyeàn khoâng toån hao ⇒ k = ± j β mn thuaàn aûo ... ω > ω th = π v (m a )2 + (n b)2 © TS. Lương Hữu Tuấn f > fth = 1 2π ω th , λ < λth = v f th 2. Vaän toác pha trong ods : vmn = ω β mn = v 1 − ( f th f ) 2 ≥ v 3. Böôùc soùng trong ods : λmn = 2π β mn = λ 1 − (λ λth ) 2 ≥ λ 4. Phaân boá ñöôøng söùc : ñsöùc ñieän & töø laëp laïi nhöng ñaûo chieàu - sau 1 khoaûng a/m doïc theo truïc x - sau 1 khoaûng b/n doïc theo truïc y - sau 1 khoaûng λmn/2 doïc theo truïc z 13 Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1. Khaùi nieäm veà ods 2. Ods hình chöõ nhaät 3. Ods hình truï troøn © TS. Lương Hữu Tuấn 4. Heä soá taét daàn trong ods thöïc 4.1. Thieát laäp coâng thöùc 4.2. Heä soá taét daàn trong ods thöïc hcn (töï ñoïc) 4.3. Heä soá taét daàn trong ods thöïc htt (töï ñoïc) 14 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4.1. Thieát laäp coâng thöùc Thöïc teá, γth < ∞ vaø γñm ≠ 0 : bieân ñoä giaûm theo qui luaät e −αz E = E0 ( x, y )e−α z e − j β z , H = H 0 ( x, y )e−α z e − j β z d P − P = 12 ∫ Re{E × H *}z dS ⇒ ... ddzP = −2α P ⇒ α = dz S ng 2 P © TS. Lương Hữu Tuấn iz E t = ZH z , E z = − ZH t , Z = ωµ γ ∠45o − dz = 12 ∫ Re{E × H *}n dS = ... = 12 ωµ ∫ d P 2γ H tt2 dl Sth 0 Cng ωµ ∫ Cng H tt2 dl α = 12 2γ (Np/m) ∫ Sng Re{E × H *}z dS 15 Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1. Khaùi nieäm veà ods 2. Ods hình chöõ nhaät 3. Ods hình truï troøn © TS. Lương Hữu Tuấn 4. Heä soá taét daàn trong ods thöïc 5. Hoäp coäng höôûng 5.1. Khaùi nieäm 5.2. Hch hình chöõ nhaät khoâng toån hao 16 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1. Khaùi nieäm HCH laø hoäp kim loaïi daãn ñieän toát, beân trong laø ñieän moâi toát. ª Hai thoâng soá quan troïng cuûa heä thoáng coäng höôûng : °taàn soá coäng höôûng °ñoä phaåm chaát Q © TS. Lương Hữu Tuấn W Q = 2π Wd ª Khaùc vôùi maïch RLC : °TÑ & TT lieân heä chaët cheõ vôùi nhau °Qhch >> QRLC 17 5.2. Hch hình chöõ nhaät khoâng toån hao Hoäp coäng höôûng coù γth = ∞ & γñm = 0 Söû duïng caùc coâng thöùc cuûa ods baèng caùch xeùt ñoàng thôøi soùng thuaän & nghòch gaây ra treân caùc maët z = 0 & z = c © TS. Lương Hữu Tuấn ª Soùng TEmnp ª Soùng TMmnp ª Nhaän xeùt 18 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
ª Soùng TEmnp E x = jKωµ2 nbπ cos maπ x sin nπb y (C1e− j β mn z + C2 e j β mn z ) c E x ( x, y, 0) = E x ( x, y, c) = 0 pπ ... β mn = c = ( ωv ) 2 − ( maπ ) 2 − ( nbπ ) 2 © TS. Lương Hữu Tuấn H x = − KA2 pcπ maπ sin mπa x cos nπb y cos pπc z c H y = − KA2 pcπ nbπ cos mπa x sin nπb y cos pπc z c H z = A cos mπa x cos nπb y sin pπc z ... E x = KA2 jωµ nbπ cos mπa x sin nπb y sin pπc z c E y = − KA2 jωµ maπ sin mπa x cos nπb y sin pπc z c E = 0 z Ñieàu kieän : °m, n khoâng ñoàng thôøi baèng 0 °p khaùc 0 19 ª Soùng TMmnp E x = − KA2 pcπ maπ cos mπa x sin nπb y sin pπc z c E y = − KA2 pcπ nbπ sin mπa x cos nπb y sin pπc z c E z = A sin mπa x sin nπb y cos pπc z © TS. Lương Hữu Tuấn H x = KA2 jωε nbπ sin mπa x cos nπb y cos pπc z c H y = − KA2 jωε maπ cos mπa x sin nπb y cos pπc z c H z = 0 Ñieàu kieän : °m, n khaùc 0 20 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
ª Nhaän xeùt °voâ soá taàn soá coäng höôûng pπ c = ( ωv ) 2 − ( maπ ) 2 − ( nbπ ) 2 ω mnp = π v ( ma ) 2 + ( bn ) 2 + ( cp ) 2 © TS. Lương Hữu Tuấn °soùng ñieän & töø leäch pha nhau 90o : chuyeån hoùa naêng löôïng W0 = We + Wm = const = We max = Wm max 21 Toùm taét chöông 6 1. Khaùi nieäm veà ods 2. Ods hình chöõ nhaät 3. Ods hình truï troøn © TS. Lương Hữu Tuấn 4. Heä soá taét daàn trong ods thöïc 5. Hoäp coäng höôûng 22 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt