Bài giảng Trường điện từ - Chương 7: Ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Trường điện từ - Chương 7: Ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng" cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu ống dẫn sóng, ống dẫn sóng hai bản song song, ống dẫn sóng hình chữ nhật, hệ số tắt dần trong ống dẫn sóng thực,... 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 7: Ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng

Ch 7: Ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 1
Nội dung chương 7: 7.1 Giới thiệu ống dẫn sóng. 7.2 Ống dẫn sóng hai bản song song. 7.3 Ống dẫn sóng hình chữ nhật. 7.4 Hệ số tắt dần trong ống dẫn sóng thực. 7.5 Hộp cộng hưởng. 7.6 Ống dẫn sóng quang (optical waveguide). CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 2
7.1 Giới thiệu ống dẫn sóng: Hai dây dẫn  Đường dây: f < fcut Sóng TEM Không gian bên trong vật dẫn  Ống dẫn sóng (ods): f > fcut Sóng TE và TM a) Ods 2 bản song song b) Ods hình chữ nhật c) Ods hình trụ tròn CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 3
 Ods 2 bản song song : cross conductors dielectric section conductor dielectric CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 4
 Ods hình chữ nhật: rectangular waveguides cross section CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 5
 Ods hình trụ tròn (cáp quang): CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 6
7.2: Ống dẫn sóng 2 bản song song: a Xét ods tạo thành từ 2 bản dẫn tốt đặt cách nhau một khoảng là a, giữa là điện môi lý tưởng. Chúng ta đã khảo sát cấu trúc này ở lý thuyết đường dây. Nhưng nguyên lý làm việc hoàn toàn khác. Các bản dẫn không tham gia dẫn dòng nên loại bỏ được hiệu ứng bề mặt. CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 7
a) Nguyên lý làm việc của ods 2 bản ssong: x Sóng phản xạ Af Thành ống ( = ) x=a r Sóng tới Ai z x=0 ( = 0, , ) CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 8
b) Các kiểu sóng: x Sóng Af x=a Sóng Ai z x=0 E H H E E  E ya y E  E x a x  Eza z H  H x a x  Hza z H  H ya y E z  0 : TE wave CuuDuongThanCong.com H z  0 : TM wave EM - Ch7 9
c) Kiểu sóng TM:  Giả sử TĐT điều hòa, E x  E x (x).e γz ; E z  E z (x).e γz dạng phức : H y  H y (x).e γz  Hệ phương trình Maxwell :   ax ay az   γHy  j Ex (1) rot H  /x 0 /z  j E Hy 0 Hy 0 x  j Ez (2) ax ay az    rotE  /x 0 /z   j H  E x  Exz   j H y (3) Ex 0 Ez CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 10
 Phương trình của thành phần Ez : γ E z   2 Ex  Hy (  j ) H y  0 j x j  Ez 2 (γ  j  Z )  (γ 2   2  )E z  0 x 2  Ez 2  Kc Ez  0 2 x 2 ( K     γ      ) 2 C 2 2 2 2 Z CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 11
 Các thành phần khác:  E z  (γ     2  γ E z x γ ) Ex Ex   2 KC x γ Ex Z Ex  Hy Hy  (TM  ) j TM  CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 12
 Kiểu sóng TMm :   m   γZ E Z  Csin  x  .e m = 0, 1, 2, 3 … ( chỉ số kiểu sóng)  a  (Khi m = 0 : sóng TEM )  γ E z Ex  m  2 Ex   2 Hy  KC    2 KC x TM  a  γ  jβ Z     m  2 2 Z Z       (TM  ) v  a  CuuDuongThanCong.com  EM - Ch7 13
d) Kiểu sóng TEm :  Hz2  Kc Hz  0 2 x 2   m   γZ m = 1, 2, 3 … H Z  C cos  x  .e (chỉ số kiểu sóng)  a  (Khi m = 0 : Hx & Ey = 0)  γ Hz Ey  TE .Hx Hx   2 KC x  (TE  ) Z CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 14
e) Kết luận: v m v 2a i. Tần số tới hạn (fth): f  .  f th     th 2 a f m     m  2 2 ii. Hệ số pha:  Z        β 1  (f th / f ) 2 v  a   Nếu f < fth :γ 2  (m / a)2   2   0  m     2 2 Z       Lưu ý !!!  a  v CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 15
iii. Vận tốc pha trong ods:  v vm   v Z  f th  2 1    f  Nhận xét: a) Vận tốc pha trong ods luôn lớn hơn vận tốc truyền sóng trong không gian tự do . b) Khi truyền tín hiệu, TĐT biến thiên sẽ bị điều chế để mang theo thông tin. Lúc này, vận tốc của nhóm sóng (vận tốc của các mặt phẳng vuông góc với trục z) là cần thiết: Và ta chứng minh được: waveguide v vg(mn) .vmn  v 2 vmn z vg(mn) wavefront CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 16
2  iv. Bước sóng: m   Z 1  (f th / f ) 2  v. Trở sóng: TE  1  (f th / f ) 2 TM   1  (f th / f ) 2 CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 17
vi. Góc của sóng tới: x x=a  Sóng phản xạ Af i r z x=0 Sóng tới Ai m 2 λ  f th   Góc của sóng tới: cosθi   1   λm  f   Góc của sóng phản xạ: θ r  90  θi o CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 18
7.3 Ống dẫn sóng hình chữ nhật: CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 19
7.3.1 Mô hình ods hình chữ nhật: thành ống =  điện môi = 0 Ods hình chữ nhật không tổn hao lý tưởng CuuDuongThanCong.com EM - Ch7 20