Поля и волны в волноводах

ПОЛЯ и волны в ВОЛНОВОДАХ [c.9]

В формулу (1.8.5) входит распределение поля собственной волны в волноводе с потерями, вычисление которого является довольно трудной задачей. Обычно ввиду малости 15 предполагают, что поле в волноводе с потерями в формуле (1.8.5) можно приближенно заменить полем в волноводе с идеально проводящими стенками. Последнее обычно легко определить (во всяком случае для волноводов сравнительно простых форм), и соотношение (1.8.5), после указанной замены становится пригодным для конкретных расчетов. В этом и состоит сущность обычно используемого при расчете потерь энергетического метода в сочетании с концепцией малых возмущений [4, 36]. [c.64]

Можно показать, что выражение (4.14) является функционалом, стационарным относительно малых вариаций функции Ш(у). Если в волноводах I и // волны высших типов являются затухающими, то в качестве этой функции приближенно можно использовать функцию распределения электрического поля основной волны в волноводе II, т. е. Ж у)= у). Тогда (4.14) упрощается и принимает следующий вид [c.111]

Рассмотрим коэффициент отражения R при условии (39.30), когда распространяющихся волн в волноводе нет и поле вблизи конца коаксиальной линии имеет квазистационарный характер. Основная волна в этом случае согласно формуле (39.25) полностью отражается от конца коаксиальной линии, причем по формуле (39.28) получаем [c.207]

Синусоидальная волна в волноводе. Приведенные в пунктах 21.1 и 21.2 данные можно использовать в более сложных случаях, чем описанный выше. Рассмотрим, например, следующие поля перемещений [c.152]

Поле ПИ звука в волноводе приобретает своеобразные черты. Резонансные условия в этом случае выполняются для неколлинеарно распространяющихся волн, так что направление максимума излучения низкой частоты не совпадает с направлением распространения накачки и зависит от частоты первичных волн. Благодаря этому можно управлять диаграммой направленности, меняя частоту волн накачки. [c.176]

Поэтому линия в виде двух параллельных проводов может быть использована только в диапазоне метровых волн двухпроводная коаксиальная линия не излучает электромагнитных колебаний и используется как для метровых, так и для дециметровых волн. В диапазоне сантиметровых волн применяют волновод — полую металлическую трубу, не содержащую внутреннего проводника. Распространение электромагнитной волны в волноводе возможно, если длина волны меньше некоторого значения — так называемой критической длины волны Для волновода круглого или прямоугольного сечения критическая длина волны примерно такого же порядка, как наибольший геометрический [c.110]

Рассмотрим динамику электронов в секции диафрагмированного волновода при условии, что фазовая скорость и напряженность поля ускоряющей волны в этой секции не меняются. [c.21]

Объемный заряд следует учитывать в первую очередь для начальной части ускорителя, в которой скорость электронов не так значительна и они еще не являются сильно релятивистскими частицами. Кроме того, при таких скоростях эффект электродинамического стягивания незначителен. Наконец, малая начальная длина волны в волноводе (Р,,Я) увеличивает плотность объемного заряда при той же фазовой протяженности электронного сгустка. Поэтому оценки, сделанные для начального участка ускорителя, будут определять возможности ускорителя в целом. Пренебрежем действием магнитного поля волны. [c.90]

Уравнениями (2.3), (2.4) описываются волны в однородных изотропных средах. Задачи, связанные с распространением волн в линейных диспергирующих и недиспергирующих средах, с определением поля по заданным источникам, с отражением и преломлением волн на границах раздела однородных сред, с распространением волн в волноводах, длинных линиях, других направляющих систел ах и т. д., сводятся к решению уравнений типа (2.1), [c.13]

Решение (1.36) определяет волну, переносящую энергию либо вправо, либо влево, а неопределенность находится в противоречии с требованиями условий на бесконечности и очевидной симметрии задачи. Поэтому решения вида (1.36) должны быть из общего представления поля исключены. Однако из двух бегущих волн типа (1.36) можно образовать стоячую волну в волноводе с потенциалом [c.22]

Опыт показывает, что распространение электромагнитных волн в волноводах и резонаторах сопровождается уменьшением их интенсивности — потерями. Теряемая электромагнитным полем энергия передается микрочастицам стенок электродинамической системы и заполняющей ее среды (при этом она переходит в тепло). Таким образом, учет потерь приводит к самосогласованной задаче взаимодействия электромагнитного поля с ансамблем микрочастиц, образующих рассматриваемую электродинамическую систему — совокупность диэлектрических и металлических тел. При этом необходимы некоторые конкретные микроскопические модели сред. Такая постановка задачи была бы чрезвычайно сложной для решения (совместная граничная задача для уравнений электромагнитного поля и, например, кинетических уравнений для ансамблей частиц) и в то же время весьма частной — пригодной только для определенных моделей сред и заданных конфигураций рассматриваемых тел. [c.15]

Узкие трубы часто применяют с целью получить в них плоскую волну (такие трубы применяются, например, для измерения импедансов материалов). Мы уже знаем, что в неограниченном пространстве создать плоскую волну невозможно, а в узкой трубе, какой бы излучатель ни создавал гармоническое звуковое поле, на некотором расстоянии от него в волноводе будет бежать только плоская волна вида остальные нормальные волны, которые могли создаться источником, неоднородные, и их поле быстро затухает при удалении от источника. В широкой трубе получить поле плоской волны в чистом виде трудно, так как в ней могут распространяться и волны высших порядков. Это обстоятельство ограничивает на практике поперечные размеры труб, используемых для создания в них плоских волн. [c.239]

Если перейти от терминов теории волноводов (т. е. от нормальных волн) к понятиям о пространственных спектрах (т. е. к геометрической интерпретации нормальных волн) и принять в волноводе в качестве падающего поля плоскую волну, то станет очевидно, что определение (35.1) и определение теории волноводов эквивалентны. [c.264]

Распространение электромагнитных волн, классификация типов волн. Поперечная электромагнитная волна в волноводе распространяться не может. В полом волноводе нет внутреннего проводника, и замкнутые магнитные силовые линии, лежащие в плоскости поперечного сечения волновода, должны охватывать продольное электрическое поле. Но в. поперечной волне нет продольного электрического поля. Если же электрическое поле поперечно, то оно должно охватываться силовыми линиями магнитного поля, расположенными в продольной плоскости. Однако в поперечной электромагнитной волне ТЕМ должна отсутствовать продольная составляющая магнитного поля. Поэтому в волноводах распространяются другие типы волн, имеющие отличную от -волны ТЕМ структуру электрического и магнитного полей. [c.9]

Рис. 6. Структуры полей волн Нго. Нц и Ец в волноводе прямоугольного сечения.

Рис. 7. Изменение картины полей волн Н,о и Ец. в волноводе при трансформации формы поперечного сечения.

Если основной волновод нагружен на несогласованную нагрузку, то в нем появляется и отраженная волна. Частично отраженная волна проходит во вспомогательный волновод и поглощается в согласованной нагрузке 4, расположенной в левой части вспомогательного волновода. Распространяющиеся во вспомогательном волноводе слева направо составляющие поля отраженной волны оказываются в противофазе и компенсируют друг друга. Если в правое плечо (5. на Р Ис. 28) вспомогательного волновода включить индикаторное устройство, то его показания будут пропорциональны напряженности поля падающей волны в основном волноводе. Если же направленный ответвитель повернуть на 1 80°, то прибор будет реагировать только на тюле отраженной волны. [c.45]

Зная касательную составляющую поля в раскрыве волновода, можно найти амплитуды отраженных волн в волноводе и амплитуды пространственных гармоник. Амплитуды падающих аи+т и отраженных ш-т волн в диэлектрической вставке и диэлектрическом покрытии W+s, W s связаны с коэффициентами разложения касательной составляющей поля /" и Ws соотношениями [c.155]

Информация о структуре электромагнитного поля в прямоугольном волноводе с плоским диэлектрическим слоем важна для более глубокого понимания происходящих в нем процессов. В поперечном сечении распределение электромагнитных полей совпадает с полем основной волны (в одноволновом приближении) как в областях запредельных волноводов, так и в области диэлектрического слоя. При распределении полей в продольном направлении необходимо учитывать существование отраженных волн как от границ диэлектрического слоя, так и от сечений запредельный — регулярный волноводы. [c.25]

ПОЛЯ поддерживать постоянной, а изменять величину подмагничива-ющего поля Н , поскольку будет изменяться /ц. При резонансе резко возрастает поглощение энергии и при том лишь при определенном — обратном направлении распространения электромагнитной волны в волноводе для волны прямого направления поглощение оказывается значительно меньшим. Резонансное поглощение связано с дополнительными колебаниями узлов кристаллической решетки феррита. На принципе избирательного поглощения при ферромагнитном резонансе основаны СВЧ-у стройства второй группы, так называемые вентильные или невзаимные. Вентильными свойствами могут обладать и устройства первой группы, например, невзаимный фазовращатель. Вентильные свойства феррита характеризуются в первую очередь шириной АН резонансной кривой или линии. Чем уже резонансная линия, тем более эффективно использование феррита. [c.252]

Волноводы характеризуются линейными размерами, критической длиной волны Хкр, длиннее которой волны не распространяются в данном волноводе, длиной волны в волноводе Ад. Волна, распространяющаяся по волноводу, определяется видом колебаний и обозначается с помощью индексов тип (Ещц или TMtnn и I mn или TEffiii), соответствующих числу полуволновых изменений напряженностей и Я вдоль широкой (индекс т) и узкой (индекс п) стенок волновода. На рис. 9 приведены конфигурации электрического и магнитного полей в прямоугольном волноводе для колебаний видов Г 1, ТМп и ТЕп. [c.213]

Собственная добротность сферических образцов монокристаллов иттриевого граната при комнатной температуре составляет 10—20 тысяч, а литиевого феррита 2—3 тысячи. Высокие добротности колебательных контуров из монокристаллов способствовали тому, что монокристаллы ферритов, находившие до последнего времени применение только при физических исследованиях, стали широко использоваться в различных линейных и не линейных ферритовых СВЧ устройствах. В качестве примера приведены применение монокристаллов в линейных устройствах — узкополосных перестраиваемых СВЧ фильтрах. Волноводный фильтр состоит из двух ортогональнь1х волноводов, связанных ферритовым образцом, чаще всего имеющим форму сферы. Без образца, в силу ортогональности типов волн в волноводах, сигнал из первого волновода не проходит во второй. При помещении в отверстие связи образца намагниченности до насыщения вдоль оси волновода, благодаря гиромагнитным эффектам, энергия с малыми потерями проходит во второй волновод. Полоса пропускания фильтра определяется нагруженной шириной линии ферромагнитного резонанса образца феррита. Меняя величину намагничивающего образца поля можно легко перестраивать фильтр в широкой полосе частот. Такие устройства находят применение в различных СВЧ системах сантиметрового диапазона волн. [c.43]

Чисто С. в. могут устанавливаться только при отсутствии затухания в среде и при полном отражении от границ. В противном случае кроме С. в. появляются оегущие волны, доставляющие энергию к местам поглощения или излучения. Распределение волнового поля при этом характеризуется коэф. стоячестн волны — КСВ (см. Бегущая волна), а соотношение между средней за период колебаний Т = 2п/со запасённой в С. в. энергией IV и мощностью Р, уносимой бегущей волной, характеризуется добротностью колебания Q = ыЦ/ /Р. Невырожденные нормальные колебания объёмных резонаторов беа потерь суть С. в., а нормаль ные волны в волноводах представляют собой волны, бегущие в одном направлении н стоячие в направлениях, перпендикулярных оси волновода. [c.698]

Плоский волновод с открытым концом, излучение из которого мы рассмотрели в гл. I, состоит из пары параллельных полуплоскостей. Любая волна, которая распространяется в плоском волноводе, т. е. между двумя параллельными плоскостями у= а (см. рис. 1), и имеет поля, не зависящие от координатых,, может быть представлена в виде суммы двух плоских волн. Пусть волна какого-нибудь типа (см. гл. I) и номера I распространяется к открытому концу, имея зависимость от координаты 2 в виде h = wi>0 есть волновое число /-й волны). Тогда направления распространения двух парциальных плоских волн, на которые разлагается волна в волноводе, составляют с осью Z углы щ определяемые из соотношения [c.166]

Если считать, что и х, ) — продольная составляющая электрического поля Я волны в волноведущей системе, а С (яг, Ь) — волна переменного тока / в электронном пучке (с точностью до размерного постоянного коэффициента), то уравнение дня и(х,1) есть уравнение возбуждения волновода заданным током (см., например, [79, гл. 1]) [c.185]

Методы измерений. Для наблюдения резонансного поглощения исследуемое вещество помеп1ают в радиочастотное поле, амплитуду к-рого измеряют при наличии резонансных условий и нри их отсутствии. Разность этих амплитуд и определяет коэфф. поглощения энер1ии в образце а. Обычно используют поле в катушке или стоячую волну в обы=миом резонаторе (ЭПР, ЯМР, ЯКР и циклотронный резонанс) или же бегущую волну в волноводе (микроволновая Р.). В случао резонатора образец помещают в пучность электрич. ноля при наблюдении элоктрич. переходов и в пучность магнитного поля, если наблюдаются магнитные переходы. При использовании катушки или резонатора представляет интерес пе коэфф. поглощения вещества а, а его добротность Q = (s)/ a. Если вещество заполняет все пространство, занятое высокочастотным магнитным полем, и Qo — добротность катушки или резонатора, то заполняющее вещество уменьшает добротность системы до величины ( оО/(9о + Q) Уменьшение добротности будет максимальным, если част(яа радиочастотного поля V равна резонансной частоте по1 Лощения исследуемого вещества. [c.307]

Развитую теорию нелинейного взаимодействия свободных волн можно распространить на случай взаимодействия волн в волноводе. Поле СВЧ в модуляторе света можно с полным основанием рассматривать как заданное, так как поток квантов СВЧ намного превышает поток квантов света. Связь, обусловленная нелинейной восприимчивостью %yzx m = Om + 0)2), ПрИВОДИТ К ПОЯВ-лению излучения света с суммарной частотой, поляризованного в направлении у (боковая полоса). Конечно, существует также волна с разностной частотой со4 = = — СО1 + М2. Поле СВЧ может в свою очередь взаимодействовать с этими боковыми полосами и создавать дополнительные боковые полосы. Все эти световые волны приблизительно согласованы по фазовым скоростям, так как они очень мало отличаются друг от друга по частоте. В этом случае теория, развитая в настоящей работе, неприменима. Однако здесь можно использовать теорию Саймона [34], так как поле СВЧ можно рассматривать как фиксированный параметр. [c.326]

Отметим также, что полученные в разделах 3 и 5 результаты позволяют без-труда получить выражение для поля нормальных волн в случае, когда граница волновода отсутствует, а закон (49.1) распространен н на отрицательные значения г. В этом случае мы имеем дело с распространением волн в сим-MerpHteOM волноводе. Поле нормальных волн в этом случае будет выражаться в виде полусуммы антисимметричной части (49.17) и симиетричной части [c.297]

Затухание волн в волноводе. До сих пор мы считали, что стенки волновода идеально проводящие и, следовательно, поле в стенки не проникает. В реальных волноводах стенки обладают достаточно большой, но конечной проводимостью, поэтому поле волны проникает в стенки волновода, и энергия волны расходуется на нагревание стенок. Это приводит к затуханию волны по мере ее распространения. Продольное волновое число Ъ становится комплексным Ъ гк", где Ь, характеризует фазовую скорость волны, а к" — коэффициент затухания. В этом случае понятие критической длины волны теряет свой абсолютный смысл при Я < Якр существует небольшое затухание, при Я > > Якр наряду с большим экспоненциальным затуханием сзтцест-вует малый поток энергии вдоль оси волновода. [c.320]

Поле, рассеянное данным препятствием, зависит не только от вида самого препятствия, но и от вида первичной волны. Будем )ассчитывать рассеяние для первичной плоской бегущей волны. Насчет рассеяния для других типов первичных волн (стоячие волны, нормальные волны в волноводе и т. п.) дополнительных трудностей не представит. [c.351]

Вдоль оси волновода продольная и поперечная составляющие вектора напряженности магнитного поля сдвинуты относительно друг друга на четверть длины волны в волноводе амплитуда продольного магнитного поля максимальна там, где поперечное электрическое поле рав НО. нулю. Закоя распределения амплитуд электрического поля вдоль оси волновода совпадает с изменением поперечной составляющей магнитного поля (рис. 5,6). [c.14]

Электромагн итная волна в волноводе распространяется вдоль его оси. Если на конце волновода вся высокочастотная энергия, переносимая волной, поглощается в нагрузке, то, как и (в обычных длинных линиях (открытой двухпроводной или коаксиальной), В волноводе будет существовать режим бегущей волны. Этот режим является наиболее желательным при передаче энергии по волноводу. Именно для этого режима рассматривалась выше картина электромагнитного поля в волноводе. [c.14]

Реализация метода по фазовому набегу через исследуемый объем электромагнитной (ЭМ) волны в волноводе позволяет получить высокую точность в узком диапазоне влажности (0,01 % в пределах 2 % изменения влажности) или контролировать влажность Ж< 0,1 % [82]. Определение ослабления (до 50 дБ) позволяет получить широкий диапазон измерения (от 0,1 до 100 %) либо обеспечить высокую чувствительность (1 г/т) в диапазоне Ж= 0,001...0,01 % содержания воды, например, в трансформаторном масле [81]. В резонаторном методе [1] выходными величинами первичного измерительного преобразования (ПИП) служат вызванные введением исследуемого материала изменения параметров объемного резонатора (ОР) резопапспой частоты А/=/-/о и добротности AQ = О - Оо (/о Оо - значения собственных (ненагруженных) параметров резонатора). За счет локализации поля в полости резонатора метод обладает высокой чувствительностью, а также создается возможность измерения влагосодержапия образцов малой массы. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...