Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
sekretnaya_informatsia.docx
Скачиваний:
79
Добавлен:
24.04.2019
Размер:
565.28 Кб
Скачать

1. Классификация направляющих систем

Направляющие системы (НС) представляют собой устройства, предназначенные для передачи электромагнитной энергии в за' данном направлении. Направляющими свойствами обладают границы раздела сред с различными электрическими характеристиками (например, металл—диэлектрик, диэлектрик с ei—диэлектрик с е2), поэтому роль направляющей системы могут выполнять металлические изолированные проводники — воздушная линия связи, симметричный и коаксиальный кабель или тонкая двухслойная нить круглого сечения из диэлектрика с различными диэлектрическими проницаемостями — оптический кабель. Направляющие системы передачи электромагнитной энергии классифицируют по ряду признаков: назначению, области применения, спектру передаваемых частот, условиям прокладки и эксплуатации. В соответствии с построением ЕАСС в зависимости от области применения НС подразделяют на магистральные, зоновые и местные (городские и сельские). По спектру передаваемых частот НС делят на низкочастотные (до 10 кГц) и высокочастотные (выше 10 кГц), в зависимости or условий прокладки и эксплуатации—на воздушные, подземные, подводные, а по конструкции и взаимному расположению проводников— на симметричные и коаксиальные. Симметричная цепь (пара) состоит из двух изолированных проводников с одинаковыми конструктивными и электрическими свойствами. У коаксиальной цепи (пары) внутренний проводник концентрически расположен внутри внешнего, имеющего форму полого цилиндра. Внутренний проводник изолируется от внешнего с помощью различных изоляционных прокладок (шайб, баллонов, корделей и др.). Совокупность цепей образуют направляющую систему, причем НС с симметричными цепями могут быть воздушными и кабельными. Воздушные линии связи состоят из совокупности симметричных металлических проводов, подвешенных на опорах с помощью изоляторов и специальной арматуры. Они обладают относительно высокой механической прочностью, имеют продолжительный срок службы и по своим электрическим характеристикам позволяют организовать связь на значительные расстояния с применением систем передачи в диапазоне частот до 150 кГц. Кабелем связи называют кабельное изделие, содержащее од-ту или более цепей, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации накладывают соответствующий защитный покров. В последнее время к кабелям связи относят и оптические кабели, которые вместо цепей, состоящих из изолированных проводников, содержат оптические волокна. Для удобства классификации и пользования кабелям связи присваивают условное буквенно-цифровое обозначение —марку кабеля, которая позволяет определить его конструкцию и назначение. Первая группа букв в марке кабеля обозначает область применения: MK — магистральный кабель (симметричный); КМ — коаксиальный магистральный; ЗК — зоновый кабель (симметричный); ВК—внутризоновый коаксиальный; КС—кабель сельский; Т — телефонный низкочастотный. Малогабаритные коаксиальные кабели имеют марку MKT. Следующая буква в симметричных кабелях обозначает тип -изоляции: отсутствие буквы — изоляция на основе бумаги (сплошная, кордельно-бумажная); С — кордельно-полистирольная (стн-рофлексная; П — полиэтиленовая. Еще одна буква относится к типу оболочки: отсутствие буквы— свинцовая; А — алюминиевая; Ст — стальная; П — полиэтиленовая. Последняя буква обозначает тип защитных покровов (это относится и к коаксиальным кабелям); Г—без защитных покровов; Б—бронированный стальными лентами; К—круглыми проволоками; Шп — шланговое покрытие. Группа цифр обозначает емкость кабеля, а для симметричных — еще и тип скрутки.

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.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]