Глава 5 Линии передачи эмв-н (лпэмв).
5.1 Основные понятия. Типы лп.
ЛП – это устройство, ограничивающее и направляющее энергию в заданном направлении.
Регулярное ЛП – это линия, у которой направление распространения неизменно поперечное сечение и электромагнитные свойства заполняющих сред.
В противном сл-е – это не регулярное ЛП, в котором возникают отражения в месте нерегулярности.
ЛП классификация:
По диапазонам частот.
По конструкции.
По форме поперечного сечения.
Наиболее общим признаком разделения ЛП на классы является их связность.
Связность определяет количество проводящих поверхностей ограничивающих ЭМП-ля.
Наименование ЛП |
Поперечное сечение |
Основной путь волны |
Область применения |
|
|
Гибридная |
Магистральные связи в оптическом диапозоне СВ2 устройства |
|
|
Н10 Н11 |
СВ2 устройства для радиолокационных радиодеталей(см и мм диапозон) |
|
|
Т-волна
Квази Т-волна Т-волна |
Магистральная связь(кабель)СВ2 устройство соед. линии. Схемотехнические устройства. Соеденительные элементы |
5.2. Физические принципы передачи эмв в лп. Условия распространения.
Для того, чтобы ЭМВ распространялась вдоль оси ЛП необходимо обеспечить существование поперечных составляющих векторов и .
Поток мощности распространяющейся вдоль оси
;
5.1
z
– вектор плотности потока мощности
вдоль оси ЛП.
s и s – поперечное составляющее поля.
Если Еs = Нs = 0, то передача вдоль оси z отсутствует.
Для того чтобы обеспечить условия распространения ЭМВ-н в односвязных волноводах необходимо, чтобы каждый момент времени создавались условия разности потенциалов в противоположных точках поперечного сечения. Для этого необходимо, чтобы в поперечном сечении, а не только в продольном существовал волновой процесс.
Волновой процесс описывается функцией e-jkz .
Обозначим функцию волнового процесса в продольном направлении e-jksz , где кв – волновое число вдоль оси z. Кs – волновое число в поперечном сечении.
Рассмотрим на примере прямоугольного волновода
2
волновых процесса складываются, и волна
идет в сторону.
Исходя
из граничных условий касательная
составляющая Е=0
на поверхности проводника, а амплитуда
поля должна иметь вид.
Длина волны в волноводе должна быть отличной от в свободном пространстве . Эта длина волны определяется наклоном вектора к оси волновода.
Волновой процесс в поперечном сечении существует, если существует продольная составляющая вдоль направления распространения. Она может быть как вектором z, так и z.
Вывод: в односвязных волноводах существуют только классы волн, имеющие продольную составляющую Е и Н. Поперечные волны без продольных составляющих в односвязных волноводах не распространяются.
В 2-х связных ЛП наличие поперечного волнового процесса не является обязательным. В этих линиях проводники развязаны между собой по полю.
Однако если расстояние между проводниками в 2-х связной ЛП превосходит половину длины волны, то волновой процесс в поперечном сечении возникает, создавая высшие типы волн.
Режимом работы ЛП любого типа является одноволновый режим, т.е. должен распространяться только один тип волны.
В световодах распространение ЭМВ-н обуславливается двумя принципами:
a). Вторым законом Снелиуса – явление полного внутреннего отражения (ступенчатые световоды).
б). Рефракцией оптических волн, когда пути распространения типов волн представляют собой колебания вокруг оси световода(градиентные световоды).
В световодах нет ограничивающих проводящих поверхностей, и распространение обеспечивается за счет нерегулярности поперечного сечения световода.