Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Kovové vlnovody obdélníkového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existovat nekonečně mnoho různých vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označu- jeme.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Kovové vlnovody obdélníkového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existovat nekonečně mnoho různých vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označu- jeme."— Transkript prezentace:

1 1 Kovové vlnovody obdélníkového průřezu

2 2 Ve vlnovodu může existovat nekonečně mnoho různých vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označu- jeme jako vidy TM a vidy TE. Každý vid je charakterizován dvěma celými nezápornými tzv. vidovými čísly m, n. Vid značíme TM mn, příp. TE mn. ,  TM mn m = 1, 2, … n = 1, 2, … n = 1, 2, … m = 1, 2, … n = 1, 2, … n = 1, 2, … Vidy se „zakázanými“ vidovými čísly nemohou vzniknout, neboť jejich pole by nesplňovalo okrajové podmínky na vodivém plášti vlnovodu. TE mn m = 0, 1, 2, … n = 0, 1, 2, … n = 0, 1, 2, … m = 0, 1, 2, … n = 0, 1, 2, … n = 0, 1, 2, …

3 3 Mezní kmitočty a mezní vlnové délky vidů TM a TE ve vlno- vodu obdélníkového průřezu Vlivem různých mezních kmitočtů mají jednotlivé vidy TM mn a TE mn ● různou fázovou rychlost v f, ● různou skupinovou rychlost v sk, ● různou délku vlny ve vlnovodu λ g, ● různou charakteristickou impedanci Z 0, ● přenášejí různě velký činný výkon a ● jsou tlumeny s různou hodnotou měrného útlumu α. Různé vidy se také liší uspořádáním pole ve vlnovodu, tedy průběhem svých elektrických a magnetických siločar. Vlivem různých mezních kmitočtů mají jednotlivé vidy TM mn a TE mn ● různou fázovou rychlost v f, ● různou skupinovou rychlost v sk, ● různou délku vlny ve vlnovodu λ g, ● různou charakteristickou impedanci Z 0, ● přenášejí různě velký činný výkon a ● jsou tlumeny s různou hodnotou měrného útlumu α. Různé vidy se také liší uspořádáním pole ve vlnovodu, tedy průběhem svých elektrických a magnetických siločar.

4 4 Dominantní vid má ze všech vidů v daném vlnovodu nejnižší mezní kmitočet f m, a tedy nejdelší mezní vlnovou délku λ m. Při postupném zvyšování kmitočtu f signálu, kterým vlnovod budíme, se jako „první“ začne vlnovodem šířit právě dominantní vid, neboť pro něj je „nejdříve“ splněna pod- mínka šíření f > f m. Dominantní vid rovněž potřebuje ke svému šíření nejmenší příčné rozměry vlnovodu. Dominantním videm obdélníkového vlnovodu je vid TE 10 s mezní vlnovou délkou Vidy, jejichž mezní vlnové délky λ m 2 b : nejbližší vyšší vid TE 20  λ m TE20 = a další vyšší vid TE 01  λ m TE01 = 2 b další vyšší vidy TE 11 a TM 11  λ m TE11 = λ m TM11 (degenerované)(degenerované)

5 5 Signál se může vlnovodem přenášet mnoha různými vidy, které se v něm vybudí a šíří. Takový mnohovidový pracovní režim vlnovodu je však nevýhodný, neboť různé vidy se šíří různými fázovými i skupinovými rychlostmi. Jednotlivé vidy tedy dospějí na konec vlnovodové trasy s různým zpožděním a výstupní signál je značně zkreslený a nepoužitelný. Při přenosu signálů vlnovodem proto pracujeme jen v tzv. pásmu jednovidovosti, což je rozsah kmitočtů či vlnových délek, v němž se vlnovodem šíří pouze jediný, a to dominantní vid. Vlnová délka λ budicího signálu v pásmu jednovidovosti obdélníkového vlnovodu musí tedy vyhovovat podmínce  šíření dominantního vidu nepropustnost vlnovodu pro všechny vyšší vidy Poměr nejdelší a nejkratší vlnové délky pásma jednovidovosti je Prakticky využívané kmitočtové pásmo obdélníkového vlnovodu je vždy poněkud užší

6 Přičný průřez Boční pohled Pohled shora Siločáry dominantního vidu TE 10 (výpočtem z Maxwellových a vlnových rovnic) Siločáry dominantního vidu TE 10 (výpočtem z Maxwellových a vlnových rovnic) 6 λ g / 2 vfvfvfvf

7 7 Maximální přenášený výkon dominantním videm TE 10 ve vlnovodu obdélníkového průřezu Maximální přenášený výkon dominantním videm TE 10 ve vlnovodu obdélníkového průřezu V impulzním režimu je výkon omezen především průraznou pevností dielektrika, jímž je vlnovod vyplněn. kde E max je maximální intenzita elektric- kého pole vidu TE 10 ve vlnovodu. Nesmí překročit průraznou velikost intenzity elektrického pole (pro suchý vzduch E max = 30 kV/cm ). Při této vysoké hod- notě může obdélníkový vlnovod přenášet stovky kW až jednotky MW. Při překročení max. výkonu dojde k průrazu dielektrika (vzdu- chu) v místě jeho největšího namáhání, tedy uprostřed stěny a.

8 8 V kontinuálním (CW) režimu je maximální přenášený výkon omezen oteplením stěn vlnovodu [ kW ] Δ T [°C] přípustné oteplení povrchu vlnovodu l obv délka vnějšího obvodu průřezu vlnovodu  [dB/m]měrný útlum vlnovodu vlivem ztrát v jeho kovových stěnách Δ T [°C] přípustné oteplení povrchu vlnovodu l obv délka vnějšího obvodu průřezu vlnovodu  [dB/m]měrný útlum vlnovodu vlivem ztrát v jeho kovových stěnách

9 9 Měrný útlum dominantního vidu TE 10 v obdélníkovém vlnovodu Měrný útlum dominantního vidu TE 10 v obdélníkovém vlnovodu PÁSMO NEPROPUSTNOSTI PÁSMO JEDNOVIDOVOSTI  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  PÁSMO PROPUSTNOSTI

10 10 Stranu b však nelze zvětšovat libovolně, neboť tím roste mezní vlnová délka vidu TE 01 ( λ m TE01 = 2 b ) a blíží se mezní vlnové délce dominantního vidu TE 10. Zvětšováním hodnoty b sice zlepšujeme útlumové a výkonové parametry vlnovodu, zároveň však zužujeme jeho pásmo jednovidovosti. V praxi je proto obvykle vždy b < a /2. Stranu b však nelze zvětšovat libovolně, neboť tím roste mezní vlnová délka vidu TE 01 ( λ m TE01 = 2 b ) a blíží se mezní vlnové délce dominantního vidu TE 10. Zvětšováním hodnoty b sice zlepšujeme útlumové a výkonové parametry vlnovodu, zároveň však zužujeme jeho pásmo jednovidovosti. V praxi je proto obvykle vždy b < a /2.  P max ~ b   ~ 1/ b

11 TE 10 ab 11 Vidové číslo m udává počet půlvln intenzity elektrického či magnetic- kého pole podél strany a obdélníkového průřezu. Vidové číslo n udává počet půlvln intenzity elektrického či magnetic- kého pole podél strany b. Vidové číslo m udává počet půlvln intenzity elektrického či magnetic- kého pole podél strany a obdélníkového průřezu. Vidové číslo n udává počet půlvln intenzity elektrického či magnetic- kého pole podél strany b. Fyzikální význam vidových čísel m, n Je-li některé vidové číslo rovno nule, znamená to, že příslušná intenzita je podél odpovídající strany konstantní (= žádná půlvlna podél této strany). Tento význam mají vidová čísla pro libovolný vid v obdélníkovém vlnovodu. a b TE 10 m = 1 n = 0n = 0


Stáhnout ppt "1 Kovové vlnovody obdélníkového průřezu. 2 Ve vlnovodu může existovat nekonečně mnoho různých vln TM a nekonečně mnoho různých vln TE, které označu- jeme."

Podobné prezentace


Reklamy Google