Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Kovové vlnovody kruhového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existo- vat nekonečně mnoho růz- ných vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označujeme.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Kovové vlnovody kruhového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existo- vat nekonečně mnoho růz- ných vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označujeme."— Transkript prezentace:

1 1 Kovové vlnovody kruhového průřezu

2 2 Ve vlnovodu může existo- vat nekonečně mnoho růz- ných vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označujeme jako vidy TM a vidy TE. Každý vid je charakterizován dvěma ce- lými nezápornými tzv. vi- dovými čísly m, n. Vidy značíme TM mn, příp. TE mn : Vidy se „zakázanými“ vidovými čísly nemohou vzniknout, neboť jejich pole by nesplňovalo okrajové podmínky na vodivém plášti vlnovodu. m = 0, 1, 2, … n = 1, 2, … n = 1, 2, … m = 0, 1, 2, … n = 1, 2, … n = 1, 2, … ,  Řešení ve válcových souřadnicích r, , z.

3 3 Mezní kmitočty a mezní vlnové délky vidů TM ve vlnovodu kruhového průřezu Mezní kmitočty a mezní vlnové délky vidů TE ve vlnovodu kruhového průřezu  mn n-tý kořen Besselovy funkce 1. druhu m-tého řádu  ’ mn n-tý kořen derivace Besselovy funkce 1. druhu m-tého řádu

4 4 n = 1  mn  ' mn m = 0 2,40483,8317 m = 1 3,83171,8412 m = 2 5,13563,0542 m = 3 6,38024,2012 J0J0J0J0 J1J1J1J1 J2J2J2J2 J3J3J3J3 J4J4J4J4 n = 1  01 n = 2  02 n = 1  11 n = 1  ’ 11  11 =  ’ 01 Kořeny Besselových funkcí 1. druhu a jejich derivací

5 5 Dominantním videm kruhového vlnovodu je vid TE 11 s nejmenším mezním kmitočtem, příp. nejdelší mezní vlnovou délkou Nejbližší vyšší vid TM 01  Další vyšší vid TE 21 ....

6 6 Pásmo jednovidovosti kruhového vlnovodu pro šíření pouze dominantního vidu TE 11 je vymezeno nerovnostmi  V tomto rozmezí vlnových délek se ve vlnovodu šíří pouze domi- nantní vid TE 11. Nejbližší vyšší vid TM 01 a tím i všechny ostatní vyšší vidy jsou potlačeny. Relativní šířka pásma jednovidovosti kruhového vlnovodu a je menší než u obdélníkového vlnovodu. Prakticky využívané kmitočtové pásmo kruhového vlnovodu je ještě užší fmfm f m TE11 PÁSMONEPROPUSTNOSTI

7 Siločáry dominantního vidu TE 11 (výpočtem z Maxwellových a vlnových rovnic) Siločáry dominantního vidu TE 11 (výpočtem z Maxwellových a vlnových rovnic) 7 λ g / 2 vfvfvfvf

8 8 Maximální přenášený výkon dominantním videm TE 11 ve vlnovodu kruhového průřezu Maximální přenášený výkon dominantním videm TE 11 ve vlnovodu kruhového průřezu kde E max je maximální intenzita elektrického pole vidu TE 11 ve vlnovodu. Jeho hodnota nesmí překročit velikost průrazné elektrické intenzity pro dané prostředí, tedy např. pro suchý vzduch E max = 30 kV/cm.

9 9 Měrný útlum dominantního vidu TE 11 ve vlnovodu kruhového průřezu Měrný útlum dominantního vidu TE 11 ve vlnovodu kruhového průřezu PÁSMO NEPROPUSTNOSTI  vlivem ztrátového dielektrika  viz BVMT - vlnovody obecné  v pásmu nepropustnosti  viz BVMT - vlnovody obecné  vlivem ztrát v nedokonale vodivých kovových stěnách  vlivem ztrátového dielektrika  viz BVMT - vlnovody obecné  v pásmu nepropustnosti  viz BVMT - vlnovody obecné  vlivem ztrát v nedokonale vodivých kovových stěnách  TE 11 PÁSMO JEDNOVIDOVOSTI PÁSMO PROPUSTNOSTI

10 10 Rotačně symetrické vidy TE (vidy s prvním vidovým číslem m = 0 ) – nejčastější TE 01. Vf. vodivé proudy tohoto vidu ma- jí na plášti vlnovodu jen příčný (obvodový) směr, takže stěna- mi vlnovodu netečou žádné podélné proudy  měrný útlum vlnovodu monotónně klesá s rostoucím kmitočtem. TE 11 PÁSMO NEPROPUSTNOSTI PÁSMO PROPUSTNOSTI Druhý vztah platí při kmitočtech mnohem vyšších, než je třeba k šíření vidu TE 01, tj. f >> f m TE01  útlum je velmi malý. vf. vodivé proudy

11 11 využívají k přenosu energie rotačně symetrický vid TE 01, a to na kmitočtech f >> f m TE01 ; jejich poloměr a je mnohem větší, než hodnota nutná pro šíření vidu TE 01. Nadrozměrné vlnovody V tomto případě se však vlnovodem mohou šířit i jiné vidy než pouze TE 01, především všechny nižší vidy TE 11, TM 01, TE 21 a TM 11, a dále rovněž některé vyšší vidy podle použitého kmitočtu f. Útlum každého z těchto nežádoucích vidů však s kmitočtem vzrůstá a tím by se znehodnotil velmi malý útlum vidu TE 01. Vlnovodem s vnitřním průměrem 2 a = 50,8 mm se může šířit celkem 67 vidů na kmitočtu 30 GHz a 591 vidů na 90 GHz včetně pracovního rotačně symetrického vidu TE 01. Je nutno zabránit vzniku a šíření všech jiných vidů. Vlnovodem s vnitřním průměrem 2 a = 50,8 mm se může šířit celkem 67 vidů na kmitočtu 30 GHz a 591 vidů na 90 GHz včetně pracovního rotačně symetrického vidu TE 01. Je nutno zabránit vzniku a šíření všech jiných vidů.

12 12 Častá konstrukce nadrozměrného vlnovodu je tzv. vinutý vlno- vod. Vodivý plášť je tvořen lakovaným měděným vodičem vinutým závit vedle závitu na válcové jádro. Vinutí je obaleno vrstvou ztrátového dielektrika. Vid TE 01 vyvolává v plášti vlnovodu jen obvodový proud, který u vinutého vlnovodu prochází ve směru závitů a netlumí se. Proudy jiných vidů mají vždy složku kolmou k závitům, zatékají do dielektrika mezi i vně závitů, a tím se tyto vidy značně tlumí. ocelová trubka ztrátovédielektrikumztrátovédielektrikum izolovaný měděný drát izolovaný

13 Výroba vinutých vlnovodů je však nákladná, a proto se užívají jen jako krátké vidové filtry vkládané mezi dlouhé úseky kompaktních (a levných) kruhových vlnovodů s videm TE dokonalý měděný vlnovod vinutý vlnovod

14 Přechod vlnovodů obdélníkového a kruhového průřezu s dominantními vidy TE 10 a TE 11 Přechod vlnovodů obdélníkového a kruhového průřezu s dominantními vidy TE 10 a TE bezodrazovázátěž


Stáhnout ppt "1 Kovové vlnovody kruhového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existo- vat nekonečně mnoho růz- ných vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označujeme."

Podobné prezentace


Reklamy Google