- •2. Классификация направляемых волн
- •3. Энергия и мощность эмв. Теорема Умова-Пойтинга.
- •4. Вектор Пойтинга. Активная и реактивная мощность эмп. Скорость движения эмв.
- •Активная мощность
- •Реактивная мощность
- •5. Плоские однородные волны. Коэффициент ослабления коэффициент фазы.
- •6. Бегущие и стоячие волны. Прямая и обратная волны.
- •Характеристика
- •7. Телеграфные уравнения. Волновые уравнения для тока и напряжения.
- •8. Основные параметры эмв. Поляризация эмв. Длина волны.
- •9. Групповая и фазовая скорости. Скорость движения энергии эмв.
- •10. Согласование линии передачи с генератором и нагрузкой (общие принципы)
- •11. Критерии согласования лп с генератором и нагрузкой.
- •12. Мощность потерь проводимости. Сопротивление проводников на различных частотах.
- •13. Граничные условия для векторов эмп. Эмп на границе раздела с проводником.
- •14. Эмп в проводнике. Скин-эффект. Локализация эмп с помощью проводников.
- •17. Потери в диэлектрике и их влияние на характеристики линии передач.
- •18. Эмв на границах раздела сред. Полное прохождение и полное отражение. Влияние поляризации на распространение эмв.
- •Коэффициенты отражения и преломления.
- •Формулы Френеля
- •19. Физические принципы распространения эмв в линиях передач различных типов.
- •20. Линии передач т-волны (Основные конструкции, параметры, достоинства и недостатки)
- •21. Коаксиальная линия передач. Основные конструкции и характеристики.
- •22 Вопрос «Двухпроводная линия передачи»
- •26 Вопрос «Условия распространения волн в односвязных волноводах»
- •27 Вопрос «Типы волн в прямоугольном волноводе
- •28 Вопрос «Круглый волновод»
- •25 Вопрос «Расчет согласующих шлейфов»
- •34. Преимущества волоконно-оптической системы передачи (восп)
- •35. Разновидности конструкций полосковых линий. Полосковые линии.
- •36. Микрополосковые линии. Компланарные линии.
- •38. Дисперсия в лп. Искажение сигналов в лп. Методы минимизации искажений сигналов.
- •39. Коэффициенты отражения и прохождения. Ксв. Кбв. Согласование сред и лп.
- •42. Защита лс от мешающих влияний.
- •43. Защита кабелей от почвенной, электрокоррозии, межкристаллитной коррозии.
- •44. Область применения лп различных типов.
- •45.Взаимные влияния в лп. Эквивалентные схемы влияний.
- •46.Меры по уменьшению взаимных влияний в лп различных типов
- •47.Согласующие устройства. Узкополосное и широкополосное согласование
1. Классификация направляющих систем
|
2. Классификация направляемых волн
Направляемые электромагнитные волны классифицируют в зависимости от присутствия в них продольных и поперечных составляющих поля. Как правило, за направление распространения волны выбирают ось z. Все направляемые волны классифицируют на следующие типы:
1) ТЕМ волны или поперечные электромагнитные волны. Такие волны также обозначают ТМ, Т. К ним относятся плоские волны, свободно распространяющиеся в неограниченном пространстве. Ориентация векторов , , образует правую тройку векторов. В качестве примера на рис. 4.5 приведены некоторые варианты структуры ТЕМ волны при распространении в свободном пространстве. Учтем связь между , , , которая выражается формулой
2) Н-тип волны, или ТЕ-волна (поперечно электрическая). Такие волны содержат и продольные и поперечные составляющие магнитного Н-поля, электрическое поле имеет только перпендикулярную составляющую ().
3) Е-тип волны, или ТН-волна (поперечно магнитная). Такие волны содержат одновременно и продольные и поперечные составляющие электрического поля, магнитное поле имеет только поперечную составляющую ().
4) Гибридные, или смешанные волны. Такие волны одновременно содержат обе продольные составляющие и.
На границе раздела двух сред в любой направляющей системе выполняются граничные условия. Ранее мы рассмотрели распространение радиоволн вдоль одной проводящей поверхности. Для увеличения степени локализации энергии электромагнитной волны можно поставить вторую проводящую плоскость, параллельную первой. Система, состоящая из двух параллельных плоскостей, будет действовать, т.е. электромагнитная волна будет распространяться в пространстве между плоскостями, если на каждой границе раздела будут выполняться граничные условия. Иными словами, и на верхней, и на нижней плоскости должно выполняться условие .
3. Энергия и мощность эмв. Теорема Умова-Пойтинга.
Энергия электромагнитных волн
Как показывает опыт, электромагнитные волны могут производить различные действия: нагревание тел при поглощении света, вырывание электронов с поверхности металла под действием света (фотоэффект). Это свидетельствует о том, что электромагнитные волны переносят энергию. Эта энергия заключена в распространяющихся в пространстве электрическом и магнитном полях.
Теорема умова-пойтинга. Энергетические соотношения для электромагнитного поля
Рассмотрим баланс энергии электромагнитного поля. Запас энергии в объеме определяется суммой электрической и магнитной энергии:
(4.5)
где первое слагаемое – энергия электрического поля, а второе – магнитного. Это выражение аналогично известной формуле для колебательного контура:
Используя выражение Максвелла можно получить выражение:
(4.6)
где ds – элемент поверхности, ограничивающий объем V.
Это выражение известно как теорема Умова-Пойтинга. Левая часть выражения характеризует расход электромагнитной энергии в единицу времени. Первое слагаемое правой части представляет поток энергии в единицу времени через замкнутую поверхность S объема V в окружающее пространство. Энергия, распространяющаяся в единицу времени через поверхность, перпендикулярную направлению потока энергии, определяется величиной называется вектором Пойнтинга. Второе слогаемое определяет энергию внутри объема, которая преобразовалась в тепло.
Изменение запаса энергии, находящейся в некотором объеме V, происходит за счет расхода энергии внутри объема и распространения ее за пределы этого объема. Теорема Умова-Пойнтинга устанавливает связь между напряженностями полей Е и Н на поверхности какого-либо объема с потоком энергии, входящей в объем или выходящей из него. Зная величины Е и Н на поверхности НС можно определить поглощаемую и распространяющуюся электромагнитную энергию.