Поперечная магнитная ТН или электрическая волна

Условие существования ТН звучит в названии:

- электрическая волна – значит существуют все проекции электрического вектора Е_х,у,z ≠ 0;

- поперечная магнитная волна это означает, что существуют только поперечные проекции вектора магнитного Н_х,у ≠ 0, в то время как продольная проекция равна нулю (Н_z = 0).

Решение волнового уравнения Гельмгольца (4.57) позволяет получить проекции составляющих поля для ТН волны в следующем виде:

                            (4.76)

 

                                                           

где

-

-                                  (4.77)

- m и n – число полуволн, укладывающихся вдоль стенок а и б соответственно.

Согласно m и n, принимающих значения только целых чисел, формируется определенная структура поля Е_mn волны. Причем, на основании третьего выражения системы (4.76) Е_z ≠ 0, то есть продольная электрическая проекция будет существовать только при условии, что

m ≥ 1; n ≥ 1.                                (4.78)

Условие (4.78) определяет существование минимального размера волновода для распространяющейся в нем электрической волны типа Е₁₁. Структура поля Е₁₁ волны в определенный фиксированный момент времени представлена на рисунке 4.26.

 

 

Рис. 4.26

 

Рис. 4.27

На рисунке 4.27 показан поверхностный ток, текущий по внутренней поверхности стенок волновода с волной Е₁₁ .

В качестве сравнения на рисунке 4.28 приведена структура поля в волноводе с волной Е₂₁. Как видно из рисунка в сечении волновода с волной Е₂₁ расположено два ядра силовых линий электрического поля, охваченных магнитными силовыми линиями в виде круга.

 

Рис. 4.28

 

Предельная мощность, переносимая по волноводу

Электромагнитной волной

Анализ составляющих электромагнитной волны в волн оводе показывает, что поперечные составляющие находятся в фазе, а продольная составляющая имеет сдвиг на 90⁰ по отношению к поперечным [1-6]. Активная составляющая мощности Р переносится электромагнитной волной в волноводе только поперечными составляющими, вектор Пойнтинга для которых может быть определен

,                 (4.79)

а мощность .                                   (4.80)

На рисунке 4.29 показана кривая предельной мощности, передаваемой по волноводу. Из рисунка видно, что:

- при λ _раб → λ_гр мощность, передаваемая по волноводу, стремится к нулю, уменьшается распространение волн по волноводу (уменьшается область резкого спада мощности, передаваемой по волноводу);

- рабочая длина волны должна быть всегда меньше граничной длины волны для данного волновода λ_раб < λ_гр ;

 

Рис. 4.29

 

- рабочая область находится в пределах 0,5 < λ_раб / λ_гр < 0,9;

- область в пределах 0 < λ_раб / λ_гр < 0,5 характерна наличием высших типов волн, она не используется из-за низких массогабаритных характеристик волновода.

В случае волны Н₁₀ мощность, передаваемая по прямоугольному волноводу, определится выражением (4.75). При стандартных размерах волновода (а = 0,75λ; б = 0,5а) и допустимом значении уровня поля Е₀ = 30 кВ/см можно определить предельную мощность предаваемую волной Н₁₀, которая равна Р = 125λ² кВт, где длина волны выражена в сантиметрах. Например, при λ = 30 см предельная мощность Р = 112 МВт. Соответственно допустимая мощность - 28 МВт. Следовательно, по прямоугольному волноводу можно передавать достаточно значительную энергию ЭМВ.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: