2 |
y |
E0 |
|
|
% |
2 |
|
|
|
||
mc 1− |
c |
2 |
Ω |
B |
mυфΩ m βфβz − eΦ(1− βф) = const . |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
|
|
= zr |
|
|
||||
В случае Н-волн, продольного магнитного поля B |
B0 , B0 |
= const , |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
% |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0, |
% |
|
|
|
|
отсутствия электростатических полей, Az |
Φ = 0 (23.29) дает |
|
|||||||||
m(1m βфβz ) = const. |
|
|
|
|
(23.30) |
||||||
Для попутных волн [нижний знак в (23.30)] продольные и поперечные составляющие силы Лоренца синфазны — тормозящиеся поперечными силами электроны тормозятся и продольными; для встречных волн продольные и поперечные составляющие противофазны. С другой стороны, если бы продольных сил не было, продольный импульс электрона оставался бы неизменным ( mβz = const ) и при уменьшении m возрастала бы величина βz (реляти-
вистское ускорение). Продольные силы уменьшаются с увеличением βф и при некотором βфкр =1/ β0 z торможение, вызываемое ими, компенсируется релятивистским ускорением в случае попутных волн.
В случае Е-волн, продольного магнитного поля B0 = zr0 B0 , B0 = const, отсутствия электростатических полей (только A%z ≠ 0 ) полагаем Φ% = 0 (один из возможных видов калибровки потенциалов). Тогда из (23.29) имеем
m(1m β |
ф |
β |
z |
) ± |
υфeAz |
= const . |
(23.31) |
|
||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|||
В случае гирорезонансных приборов можно считать, что |
|
eA υ |
ф |
|
<< mc2 |
и |
||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
при выполнении условий циклотронного резонанса имеет место усредненный интеграл типа (23.30): m(1± βфβz )Ω = const .
Для комбинированного интеграла движения в случае вращающихся (поляризованных по кругу) Е-волн вместе с (23.31) можно использовать интеграл (23.18) и при этом учесть, что для Е-волны имеет место связь компонентов векторного потенциала вида (на эту возможность обратил внимание авторов В. А. Жураховский)
ω |
|
cβф % |
|
|
n rAф |
= m |
|
Az . |
(23.32) |
βф2 −1 |
||||
Комбинируя (23.31), (23.18) и (23.32), получаем следующий точный интеграл движения в случае Е-волн, в котором отсутствуют силовые ВЧ составляющие:
|
2 |
−1) |
|
− |
ωr2 |
& |
− |
Ω |
+ (1m βф |
|
= const. |
||
m (βф |
1 |
nc |
2 |
|
ϕ |
|
βz ) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Использование (23.1), (23.4) часто оказывается полезным и в тех случаях, когда в (23.2) имеются «возмущающие» зависимости от координат, не позволяющие сформулировать точные законы сохранения. В специальных случаях соотношение (23.4) дает возможность полностью или частично исклю-
321
ЛИТЕРАТУРА
1.Рамо С. и Уиннери Дж. Поля и волны в современной радиотехнике.
М., Л.: ОГИЗ, 1948, 631с.
2.Стрэттон Дж.А. Теория электромагнетизма. М., Л.: ОГИЗ, 1948, 539с.
3.Кисунько Г.В. Электродинамика полых систем. Л.: ВКАС, 1949,
426с.
4.Никольский В.В. Теория электромагнитного поля. М.: Высшая шко-
ла, 1961, 371с.
5.Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн.
М.: Наука, 1973, 607с.
6.Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967, 460с.
7.Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989, 544с.
8.Никольский В.В., Никольская Т.И. Декомпозиционный подход к задачам электродинамики. М.: Наука, 1983, 304с.
9.Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Советское радио, 1957, 581с.
10.Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988,
440с.
11.Вайнштейн Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы. М.: Советское радио, 1966, 475с.
12.Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.:
Мир, 1974, 327с.
13.Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1966, 624с.
14.Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. М.:
Связь, 1971, 602с.
15.Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М.:
Связь, 1971, 486с.
16.Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Советское радио, 1979, 376с.
17.Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. М.: Наука, 1966, 240с.
18.Фиалковский О.И. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1978,
430с.
19.Семенов Н.А. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1973, 470с.
20.Машковцев Б.М., Цибизов К.Н., Емелин Б.Ф. Теория волноводов.
М.: Наука, 1966, 351с.
21.Левин Л. Теория волноводов. М.: Радио и связь, 1981, 312с.
22.Сушкевич В.И. Нерегулярные линейные волноводные системы. М.: Советское радио, 1967, 295с.
23.Коган Н.А., Машковцев Б.М., Цибизов К.Н. Сложные волноводные системы. Л.: Судпром ГИЗ, 1963, 356с.
323
24.Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн.
М.,Л.: Энергия, 1967, 376с.
25.Кураев А.А. Теория и оптимизация электронных приборов СВЧ. Мн.: Наука и техника, 1979, 336с.
26.Кураев А.А. Мощные приборы СВЧ. М.: Радио и связь, 1986, 208с.
27.Кураев А.А., Байбурин В.Б., Ильин Е.М. Математические модели и методы оптимального проектирования СВЧ приборов. Мн.: Наука и техника, 1990, 392с.
28.Демидчик В.И. Электродинамика СВЧ. Мн.: Университетское, 1992, 255с.
29.Колесников П.М. Теория неоднородных световодов и резонаторов. Мн.: Наука и техника, 1982, 296с.
30.Ильинский А.С., Слепян Г.Я. Колебания и волны в электродинамических системах с потерями. М.: Издательство МГУ, 1983, 232с.
31.Илларионов Ю.А., Раевский С.Б., Сморгонский В.Я. Расчет гофрированных и частично заполненных волноводов. М.: Советское радио, 1980, 200с.
32.Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Полосковые линии передачи. М.:
Наука, 1980, 312с.
33.Неганов В.А., Нефедов Е.И., Яровой Г.П. Полосково-щелевые структуры сверх- и крайневысоких частот. М.: Наука, 1996, 304с.
34.Кураев А.А. Сверхвысокочастотные приборы с периодическими электронными потоками. Мн.: Наука и техника, 1971, 312с.
35.Кац Б.М., Мещанов В.П., Фельдштейн А.Л. Оптимальный синтез устройств СВЧ с Т-волнами. М.: Радио и связь, 1984, 288с.
36.Хёнл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир, 1964,
428с.
37.Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Советское радио, 1970, 520с.
38.Шестопалов В.П. Метод задачи Римана-Гильберта в теории дифракции и распространения электромагнитных волн. Харьков: Издательство ХГУ, 1971, 400с.
39.Уфимцев П.Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции. М.: Советское радио, 1962, 243с.
40.Курутин Е.П., Нефедов Е.И., Фиалковский А.Т. Дифракция электромагнитных волн на анизотропных структурах. М.: Наука, 1975, 196с.
41.Нефедов Е.И. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических структурах. М.: Наука, 1979, 272с.
42.Гончаренко А.А., Кравченко В.Ф., Пономарев В.И. Дистанционное зондирование неоднородных сред. М.: Машиностроение, 1991, 256с.
43.Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. М.: Высшая школа, 1975, 280с.
44.Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972, 336с.
45.Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Советское радио, 1972, 464с.
324
46.Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. М.: Издательство АН СССР, 1961, 546с.
47.Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Советское радио, 1967, 651с.
48.Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике.
М.: ГИФМЛ, 1962, 480с.
49.Говорков В.А., Купалян С.Д. Теория электромагнитного поля в упражнениях и задачах. М.: Высшая школа, 1963, 371с.
50.Автоматизированное проектирование устройств СВЧ // Под редакцией В.В. Никольского. М.: Радио и связь, 1982, 272с.
51.Микроэлектронные устройства СВЧ // Под редакцией Г.И. Веселова. М.: Высшая школа, 1988, 280с.
52.Векштейн Е.Г. Сборник задач по электродинамике. М.: Высшая школа, 1966, 287с.
53.Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств // Под редакцией в.и. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982, 328с.
54.Бергер М.Н., Капилевич Б.Ю. Прямоугольные волноводы с диэлектриками. М.: Советское радио, 1973, 254с.
55.Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ.
М.: Наука, 1985, 256с.
56.Лавров В.М. Теория электромагнитного поля и основы распространения радиоволн. М.: Связь, 1964, 368с.
57.Федоров Н.Н. Основы электродинамики. М.: Высшая школа, 1980,
399с.
58.Князь А.И. Электродинамика информационных систем. М.: Радио и связь, 1994, 392с.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
ПО ГЛАВАМ
Глава 1: [1…10, 14…23, 27, 28, 55…57]. Глава 2: [1…10, 14…22, 27, 28, 55,56]. Глава 3: [1…10, 14…22, 55, 56].
Глава 4: [4…10, 55, 56].
Глава 5: [1…10, 14…23, 27, 28, 55…57]. Глава 6: [1…12, 14…23, 27…33, 55, 56]. Глава 8: [2, 24…26, 29, 30].
Глава 9: [31, 32, 34]. Глава 10: [31, 32, 34].
Глава 11: [3…11, 14…19, 27, 28, 55, 56]. Глава 12: [5…7, 16…19, 27, 55, 56]. Глава 13: [5…8, 16…23, 55…57].
Глава 14: [5…8, 16…23, 55…57]. Глава 15: [5…8, 14…16].
325
Глава 16: [4…10, 14…16, 55…57]. Глава 17: [42…45].
Глава 18: [35…45]. Глава 19: [4…7, 41…44].
Глава 20: [6, 7, 16, 36, 38, 41…44]. Глава 21: [6, 7, 16, 41…44].
Глава 22: [6, 7, 16, 42…44]. Глава 23: [24…26, 33].
326
ОГЛАВЛЕНИЕ
ЧАСТЬ I ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
1.1. Интегральная формулировка УМ 1.2. Закон сохранения заряда. Уравнение непрерывности 1.3. Физическое содержание первого УМ 1.4. Материальные уравнения
ГЛАВА II. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ ЭМП
2.1. ГУ для тангенциальных составляющих векторов ЭМП 2.2. ГУ для нормальных составляющих векторов ЭМП
ГЛАВА III. ЭНЕРГИЯ ЭМП
3.1. Удельная мощность сторонних источников в ЭМП. Мощность сторонних источников 3.2. Баланс энергии в ЭМП. Теорема Умова-Пойтинга
ГЛАВА IV. КОМПЛЕКСНЫЕ АМПЛИТУДЫ И ТЕОРЕМА О КОМПЛЕКСНОЙ МОЩНОСТИ
4.1. УМ в комплексной форме
4.2. Теорема о комплексной мощности ГЛАВА V. ВОЛНОВЫЕ УРАВНЕНИЯ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
5.1. Волновые уравнения
5.2. Электродинамические потенциалы
5.3. Электричеcкий вектор Герца или поляризационный потенциал 5.4. Фиктивные магнитные точки и заряды. Перестановочная
двойственность УМ. Магнитный вектор Герца
5.5. Граничные условия для Пez , Пmz на идеально проводящих
продольных и поперечных поверхностях
ЧАСТЬ 2 НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ИЛИ ВОЛНОВОДЫ ГЛАВА VI. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ РЕГУЛЯРНЫХ ВОЛНОВОДОВ
6.1. Типы направляющих систем 6.2. Постановка и схема решения волноводных задач (регулярные ВВ)
6.3. Общие свойства электрических (Е) волн в регулярных волноводах
6.4. Общие свойства магнитных (Н) волн в регулярных ВВ 6.5. Т-волны в направляющих системах 6.6. Дисперсия собственных волн в регулярных ВВ. Докритический и закритический диапазоны волновода
6.7. Электрические (Е) типы волн в прямоугольном волноводе 6.8. Магнитные волны в прямоугольном волноводе 6.9. Вырождение волн в прямоугольном волноводе. Доминантная волна и рабочий диапазон прямоугольного волновода
327
6.10. Электрические (Е) волны в волноводах с круговыми сечением 6.11. Магнитные (Н) волны в круглом волноводе
6.12. Потери и затухание волн в волноводах ГЛАВА VII. ВОЗБУЖДЕНИЕ РЕГУЛЯРНЫХ ВОЛНОВОДОВ СТОРОННИМИ ИСТОЧНИКАМИ
7.1. Лемма Лоренца. Теорема взаимности 7.2. Ортогональность собственных волн в регулярных волноводах
7.3. Уравнения возбуждения регулярных волноводов сторонними токами 7.4. Способы возбуждения волноводов (примеры)
ГЛАВА VIII. НЕРЕГУЛЯРНЫЕ ВОЛНОВОДЫ
8.1. Неортогональные координатные системы
8.2. Дифференциальные операторы 8.3. Продольно-азимутально нерегулярный волновод.
Контравариантные компоненты уравнений Максвелла 8.4. Уравнение возбуждения произвольно-нерегулярного волновода сторонними токами
8.5. Самосогласованные нелинейные уравнения ЛБВ-0 с замедляющей системой в виде продольно-нерегулярного волновода 8.6. Уравнения возбуждения произвольно-нерегулярного коаксиального волновода 8.7. Уравнения возбуждения нерегулярных замедляющих системах
8.8. Нерегулярные волноводы с прямоугольным сечением. Теория и приложения 8.9. Т-функции для решения двухточечных задач в теории
нерегулярных волноводов Т-функции для решения двухточечных задач в теории нерегулярных волноводов
ГЛАВА IX. ПОПЕРЕЧНЫЕ ВОЛНЫ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ 9.1. Телеграфные уравнения
9.2. Расчет параметров коаксиальной и двухпроводной линий 9.3. Трансформирующие свойства отрезков линий передачи 9.4. Короткозамкнутые и разомкнутые на конце отрезки линии передачи (шлейфы)
9.5. Частичное отражение волн в линиях передачи ГЛАВА X. ПЛАНАРНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
10.1. Понятие планарных линий передачи
10.2. Симметричная полосковая линия
10.3. Несимметричная полосковая линия
10.4. Симметричная щелевая линия
10.5. Несимметричная щелевая линия
10.6. Модифицированный метод неортогональных рядов для расчета характеристик полосковых линий передачи
10.6.1. Общая формулировка метода
328
10.6.2. Расчет физических параметров полосковых линий передачи 10.6.3. Пример использования метода неортогональных рядов:
расчет характеристик области сильной связи трехдецибельного направленного ответвителя
10.7. Копланарная линия передачи 10.8. Четная и нечетная моды в связанных полосковых линиях
ЧАСТЬ 3 ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ
ГЛАВА XI. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ 11.1. Типы объемных резонаторов 11.2 Поля в ОР как в отрезках регулярных волноводов с короткозамыкающими крышками
11.3 Расчет полей в резонаторах с помощью потенциалов Герца 11.3.1. Прямоугольный резонатор 11.3.2. Цилиндрический резонатор
11.4 Добротность собственных колебаний в резонаторах. Внешняя и нагруженная добротности
ГЛАВА XII. ВОЗБУЖДЕНИЕ ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ СТОРОННИМИ ТОКАМИ
12.1. Постановка задачи
12.2. Свойства собственных функций резонатора
12.3. Уравнение возбуждения резонатора
12.4. Способы возбуждения резонаторов
ЧАСТЬ 4 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
ГЛАВА XIII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ В СВОБОДНОМ ПРОСТАНСТВЕ
13.1. Расчет полей с помощью электрического вектора Герца 13.2. Анализ поля ЭЭИ в квазистатической (ближней) зоне 13.3. Анализ поля ЭЭИ в волновой (дальней) зоне
ГЛАВА XIV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО МАГНИТНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ (ЭМИ)
14.1. Расчет поля ЭМИ 14.2. Анализ поля ЭМИ в квазистатической (ближней) зоне
14.3. Анализ поля ЭМИ в волновой (дальней) зоне ГЛАВА XV. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
ГЛАВА XVI. ПЛОСКИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ 16.1. Определение плоских электромагнитных волн
16.2. Плоские волны в однородной изотропной среде без потерь. Поляризация плоских волн 16.3. Плоские волны в среде с потерями
ЧАСТЬ 5 РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ
329
ГЛАВА XVII. ДИАПАЗОНЫ ВОЛН. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОВОЛН ПО МЕХАНИЗМУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГЛАВА XVIII. ДИФРАКЦИЯ РАДИОВОЛН
18.1. Принцип Гюйгенса. Формула Кирхгофа 18.2. Зоны Френеля. Область, существенная для распространения радиоволн 18.3. Дифракция электромагнитных волн от края непрозрачного экрана
ГЛАВА XIX ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ВОЛН НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД
19.1. Отражение и прохождение волн при нормальном падении на плоскую границу раздела 19.2. Наклонное падение горизонтально-поляризованной волны
на плоскую границу раздела двух сред 19.3. Наклонное падение вертикально-поляризованной волны на плоскую границу раздела двух сред
19.4. Отражение плоских волн от плоской границы среды с потерями
ГЛАВА XX. ВЛИЯНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
20.1. Характеристики направленности реальных излучателей в свободном пространстве
20.2. Напряженность поля излучателя, поднятого над плоской и однородной поверхностью Земли на высоту 20.3. Поле вертикального вибратора над плоской отражающей поверхностью
20.4. Поле горизонтального вибратора, поднятого над плоской поверхностью земли на высоту h1
20.5. Распространение радиоволн над неоднородной и негладкой отражающей поверхностью 20.6. Формула Введенского
20.7. Учет сферичности земной поверхности 20.8. Распространение радиоволн вблизи земной поверхности. Поверхностные волны
20.9. Дифракция радиоволн вокруг сферической земной поверхности
ГЛАВА XXI. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В ТРОПОСФЕРЕ 21.1. Строение тропосферы 21.2. Поглощение радиоволн в тропосфере
21.3. Рефракция радиоволн в тропосфере
ГЛАВА XXII. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В ИОНОСФЕРЕ 22.1. Строение ионосферы 22.2. Механизм ионизации и рекомбинации на больших высотах
330
22.3. Электронная диэлектрическая проницаемость ионизированного газа без учета столкновений электронов с ионами и нейтральными молекулами 22.4. Электронная диэлектрическая проницаемость ионизирован-
ного газа с учетом столкновения электронов с тяжелыми частицами 22. 5. Преломление и отражение радиоволн в ионосфере
22.6. Влияние магнитного поля Земли на распространение волн в ионосфере. Двойное лучепреломление
ГЛАВА XXIII. ИНТЕГРАЛЫ ДВИЖЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭМП ОБЛАДАЮЩИХ СИММЕТРИЕЙ
23.1. Уравнения движения электрона в форме Лагранжа 23.2. Поступательная (трансляционная) симметрия 23.3. Азимутальная симметрия 23.4. Вращающиеся поля
23.5. Бегущие в направлении z волны
ЛИТЕРАТУРА
331