Bài giảng Trường điện từ - Chương 6: Ống dẫn sóng-Hộp cộng hưởng - Lương Hữu Tuấn

Nội dung text: Bài giảng Trường điện từ - Chương 6: Ống dẫn sóng-Hộp cộng hưởng - Lương Hữu Tuấn

1. Tröôøng ñieän töø ª Chöông 1 : Khaùi nieäm & phtrình cô baûn cuûa TÑT ª Chöông 2 : Tröôøng ñieän tónh ª Chöông 3 : TÑT döøng ª Chöông 4 : TÑT bieán thieân ª Chöông 5 : Böùc xaï ñieän töø ª Chöông 6 : OÁng daãn soùng - Hoäp coäng höôûng 1
2. 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 3
3. 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 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
4. 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 :kj=  −−kz kz EH E== E00(,),(,) x y e H H x y e zz = = −kE , = = − kH 1 EHzz Ex =2 () − kxy − j Kc 1 EHzz Ey =2 () − kyx + j rotH= j E Kc 1 HEzz rotE=− j H Hx =2 () − kxy + j Kc 1 HEzz Hy =2 () − kyx − j Kc Kk2= 2 + 2  = −  2 +  2 c v2 22 EEzz+ +KE2 = 0 xy22cz 22 HHzz+ +KH2 = 0 xy22cz 7
5. 2.2. Soùng töø ngang TM (1) 22 H = 0: EEzz+ +KE2 = 0 z xy22cz −kz Ez = X( x ). Y ( y ). e ( s . v .) Ye−kzd22 X+ Xe − kz d Y + K2 XYe − kz = 0 dx22 dy c 11d22 X+ d Y +K 2 = 0 XYdx22 dy c 1 dX2 =−M 2 X dx2 X=+ Asin( Mx ) 2 1 dY =−N 2 Y=+ Bsin( Ny  ) Y dy2 2 2 2 KMNc =+ −kz Ez = Csin( Mx +  )sin( Ny + ) e Exz (== 0) 0 = 0 Ey(== 0) 0  = 0 z Ma= m Ez ( x== a ) 0 Nb= n 9 Ez ( y== b ) 0
6. 2.2. Soùng töø ngang TM (3) Ck m m x ny −kz Eex =− 2 acos a sin b Kc Ck n m x ny −kz Eey =− 2 bsin a cos b Kc mx ny −kz Ez = Csinab sin e HE=− 1 xyZTM HE= 1 yxZTM H z = 0 k mn ZTM ==j  K 2= − 2 +2 =()()mn 2 + 2 c mn v2 ab 2 2 2 mn =()()() v − m a − n b ª Nhaän xeùt : °voâ soá kieåu soùng TMmn : TM11, TM12, TM32 °khoâng toàn taïi TMmn öùng vôùi m = 0 hay n = 0 11
7. 2.4. Tính chaát cuûa ods 1. Taàn soá tôùi haïn : Lan truyeàn khoâng toån hao kj = mn thuaàn aûo 22  th = v ( m a ) + ( n b ) 1 f fth =2  th, l l th = v f th 2. Vaän toác pha trong ods : 2 vmn= mn = v1 − ( f th f ) v 3. Böôùc soùng trong ods : 2 lmn=2  mn = l 1 − ( l l th ) l 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 l /2 doïc theo truïc z mn 13
8. 4.1. Thieát laäp coâng thöùc −az Thöïc teá, gth < vaø gñm 0 : bieân ñoä giaûm theo qui luaät e EExyee==(,),(,)−az − j  z H Hxyee − a z − j  z 00 − dP P= 1 Re{ E H* } dS dP = − 2a P =a dz 2 S z dz ng 2 P iz o Et= ZH z, E z = − ZH t , Z = g  45 −dP =11Re{E H*2 } dS = =  H dl dz 2 SCn 2 2g tt th0 ng 2 Htt dl 1  Cng a = 22g (Np/m) Re{E H* } dS S z ng 15
9. 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 W Q = 2 Wd ª Khaùc vôùi maïch RLC : °TÑ & TT lieân heä chaët cheõ vôùi nhau °Qhch >> QRLC 17
10. ª Soùng TEmnp jn m x n y − jmn z j mn z Ex =+2 bcos a sin b ( C12 e C e ) Kc Exx( x , y ,0)== E ( x , y , c ) 0 p 2mn 2 2 mn =c = ( v ) − ( a ) − ( b ) A p m m x n y p z H x =− 2 c asin a cos b cos c Kc A p n m x n y p z H y =− 2 c bcos a sin b cos c Kc HA= cosmx cosn y sin p z z a b c A n m x n y p z Ejx = 2  bcos a sin b sin c Kc A m m x n y p z Ejy =− 2  asin a cos b sin c Kc Ez = 0 Ñieàu kieän : °m, n khoâng ñoàng thôøi baèng 0 °p khaùc 0 19
11. ª Nhaän xeùt °voâ soá taàn soá coäng höôûng p 2mn 2 2 c=()()() v − a − b mn2 2p 2  mnp =v ()()()a + b + c °soùng ñieän & töø leäch pha nhau 90o : chuyeån hoùa naêng löôïng W0= We + W m = const = W e max = W m max 21