Техника и электроника СВЧ (Часть 1) (Lecture19)

Посмотреть архив целиком

Лекція 19

Неоднорідності у хвильоводі.

Неоднорідності є в будь-якому хвильоводі, вони мають різний характер. Для цих систем поля можна розбити на:

  1. Дальню зону (де не відчувається неоднорідність).

  2. Ближню зону (неоднорідність відчувається суттєво).

Наприклад, якщо буде заклепка на стінці хвильовода, то:
















По хвильоводу буде розповсюджуватися лише одна хвиля за рахунок вибору розмірів. Отже, біля неоднорідності буде зона з енергією, яка не розповсюджується. Тому це деякий еквівалент індуктивності або ємності.

Нам необхідно:

  1. Розв’язати рівняння Максвела і знайти Г (коефіцієнт відбиття) і Т (коефіцієнт прозорості), далі в позначеннях та .

  2. , де - лінія, - перешкода, тобто отримуємо знаючи . .

Розглянемо неоднорідність яка називається Діафрагма. Вона може бути індуктивна чи ємнісна у залежності від опору.














Діафрагма.

Ми розглянемо лише індуктивну діафрагму, для іншої – аналогічно.


















Припущення:

  1. діафрагма нескінченно тонка і розташована у площині .

  2. Симетрія задачі така, що крім хвилі Н інших хвиль не існує.

Тоді можна записати, що при : , тобто хвиля є сумою прямої, відбитої (р – коефіцієнт відбиття) хвилі та вищих хвиль, що виникають на діафрагмі. Всі інші компоненти розраховуються за допомогою системи рівнянь Максвела:

Таким чином, ми маємо всі компоненти поля зліва від діафрагми. Тепер запишемо хвилю справа : , де - коефіцієнт пропускання (діафрагма генерує в обох напрямках).


Таким чином ми розв’язали рівняння Максвела, не розв’язуючи їх. (Зауваження: ми не враховували електростатичних полів). Тепер зашиємо розв’язки справа та зліва, наклавши граничні умови при (всі поля повинні бути неперервні):

.

Розглянемо:

  1. Граничні умови для : , помножимо це рівняння на і проінтегруємо від 0 до , в результаті одержимо: , . Роблячи те саме для поля справа від діафрагми , одержимо: , .

  2. Підставляючи , , в рівняння для і провівши аналогічні розрахунки , отримаємо наступне рівняння : . Таким чином, маємо систему інтегральних рівняннь (*) та (**), можемо знайти та . ; ; де ; . .

Фізичні міркування: повинна бути чи в межах діафрагми.