Свойства электромагнитных волн

Современные радиотехнические устройства позволяют провести очень наглядные

опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего

пользоваться вол­нами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются

специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Электрические колебания

генератора модулируют звуковой ча­стотой. Принятый сигнал после

де­тектирования подается на громко­говоритель.

Я не буду описывать проведение всех опытов, а остановлюсь на основных.

1. Диэлектрики способны поглощать электромагнитные волны.

2. Некоторые вещества (например, металл) способны поглощать

электромагнитные волны.

3. Электромагнитные волны способны изменять свое направление на границе

диэлектрика.

4. Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это означает, что

векторы Е и В электромагнитного поля волны перпендикулярны к направлению ее

распространения.

10) К узкополосным колебательным системам относятся замкнутые вибраторы (эндовибраторы) различных форм, резонаторы типа щель – отверстие, а также короткозамкнутые отрезки коаксиальных линий и волноводов. Развитие и широкое применение колебательных систем этих

видов связано с началом освоения радиотехникой в 30-х годах дециметрового и сантиметрового диапазонов радиоволн. Наиболее широкое применение в электронике СВЧ нашли колебательные системы, в которых электрическое и магнитное поля как бы отделены в пространстве друг от друга. В этих колебательных системах части плоскостей, расположенные на небольшом расстояние друг от друга, образуют емкость, в которой сосредоточено электрическое поле. В

остальной части объема, эквивалентной индуктивности контура, сосредоточено, в основном магнитное поле. Концентрация высокочастотного электрического поля в небольшой части пространства имеет весьма важное значение, так как передача энергии от электронного потока в колебательную систему происходит во многих приборах в результате взаимодействия движущихся электронов с переменным электрическим полем. Колебательные контуры, составленные из сосредоточенных элементов L и С, характеризуются емкостью, индуктивностью, связанной с этими величинами резонансной частотой и добротностью. В колебательных системах СВЧ диапазона невозможно полностью разграничить индуктивность и емкость. Для коаксиальных или волноводных линий передачи иногда пользуются понятиями погонной индуктивности и погонной емкости, т. е. величинами L и С, приходящимися на единицу длины. Колебательные системы СВЧ диапазона обычно характеризуют тремя величинами, резонансной частотой при основном виде колебаний, добротностью и эквивалентной проводимостью. В замкнутых колебательных системах может возникнуть множество различных колебаний, отличающихся частотой и соответственно распределением электрического и магнитного полей внутри объема резонатора. Но, как правило, наибольшей интенсивностью характеризуется один из простейших видов колебаний, для которого граничные условия удовлетворяются наилучшим образом.Так, например, для резонатора, образованного отрезком коаксиальной линии с емкостью в торцевой части, основным видом колебаний будет такой, когда вдоль линии укладывается четверть волны. Добротность замкнутых колебательных систем весьма высока

(порядка сотен и тысяч единиц), так как электромагнитное поле заключено внутри оболочки, образующей резонатор. Сама оболочка, металлическая или металлизированная внутри, служит экраном, и потери на излучение практически отсутствуют. Потери в самом резонаторе невелики, так как форму резонатора стараются сделать такой, чтобы в местах пучности тока периметр поверхности, обтекаемой этим током, был как можно меньше. Кроме того, внутреннюю поверхность покрывают обычно тонким слоем металла с малым удельным сопротивлением (серебро или золото) и затем полируют для уменьшения микроскопических неровностей и сокращения пути тока. Потери в самом резонаторе часто характеризуют эквивалентной проводимостью потерь , где - мощность, теряемая в резонаторе;- амплитуда высокочастотного напряжения. Если резонатор нагружен, т. е. часть электромагнитной энергии

отводится из резонатора в нагрузку, то пользуются понятием проводимости нагруженного резонатора ,где - активная проводимость самой нагрузки. Для связи резонатора с нагрузкой используются различные виды элементов связи (петля, штырь, щель). При анализе СВЧ цепей, рассмотрении принципов работы СВЧ приборов объемный резонатор можно заменить эквивалентным колебательным контуром, параметры которого выражаются через основные

параметры объемного резонатора, обычно определяемые экспериментально.