Lý thuyết trường điện từ Dẫn sóng và bức xạ

N g u y ễn Côn g Phươn g gy g g Lý thuyếttrường điệntừ Lý thuyết trường điện từ Dẫn sóng & bức xạ Nội dun g 1. Giới thiệu 2. Giải tích véctơ 3. Luật Coulomb & cường độ điện trường 4. Dịch chuyển điện, luật Gauss & đive 5. Năng lượng & điện thế 6. Dòng điện & vật dẫn 7. Điện môi & điện dun g g 8. Các phương trình Poisson & Laplace 9. Từ trường dừng 10. L ự c từ & đi ệ n cảm ự ệ 11. Trường biến thiên & hệ phương trình Maxwell 12. Sóng phẳng 13. Phảnxạ &tánxạ sóng phẳng Dẫn sóng & bức xạ 2 13. Phản xạ & tán xạ sóng phẳng 14. Dẫn sóng & bức xạ Dẫn són g & bức xạ • Trường của đường dây dài Trường của đường dây dài • Các kiểu dẫn sóng cơ bản • Phân tích sóng phẳng củadẫn sóng song phẳng • Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng • Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng • Dẫn sóng chữ nhật • Dẫn sóng chữ nhật •Dẫn sóng điện môi phẳng Cá • Cá p quang • Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 3 Trườn g của đườn g dâ y dài (1) ++ ++ ++ + – –– – ––– –– – I I 0 () jz s Vz Ve    ++ ++ + + + + + + ++ ++ + + + k E  H E  H 0 () s 0 0 () j z s V Iz e Z    – ––– –– – + ++ ++ ++ ++ + 0 /víi ZLC 0 () j z s sx VV E ze dd    1 bd () sx dd 0 0 () jz s sy sz IV Hz K e bbZ    00 1 ˆ Re{ } 2 bd zxsys P E H dxdy  ˆ 1 VV 0 00 0 1 () ˆ 2 VV bd d bZ  2 0 1 ˆ V Dẫn sóng & bức xạ 4 0 0 1 ˆ Re[ ] ˆ 2 2 ss V VI Z   Trườn g của đườn g dâ y dài (2) t ' b Vật dẫn (σ c ) d Điệnmôi ( σ ε ’ μ ) ' b C d   t b ( σ , ε , μ ) ' b GC d     ngoµi d LL b   Ld 2 R b   0 ' Ld Z Cb    Dẫn sóng & bức xạ 5 c b  Trườn g của đườn g dâ y dài (3) 2' C    Điệnmôi Mặt dẫ ln( / ) C ba  a b Điện môi (σ, ε’, μ) Mặt dẫ n (σ c ) 2 GC    c Cao t ầ n 'ln(/) GC ba   ln µi b L   ln 2 ngo µi L a  11 , 22 trong ngoµi R R b   111 R     , 22 trong ngoµi cc a b     0 1 ln ngoµi L b Z   Dẫn sóng & bức xạ 6 2 c ab     0 ln 2'C Z a   Trườn g của đườn g dâ y dài (4) 2' C    Điệnmôi Mặtdẫ ln( / ) C ba a b Điện môi (σ, ε’, μ) Mặt dẫ n (σ c ) 2 ' ln( / ) GC ba     c Th ấp t ầ n ln( / ) ba  2 1 () trong c c l R S a    p 11 1  22 1 [( )] ngoµi c R cb    222 11 1 c R acb       2 22 11 4 bcc    Dẫn sóng & bức xạ 7 22 22 22 11 4 ln 3 ln 24 4( ) bcc Lbc ab cb cb              Trườn g của đườn g dâ y dài (5) Mặt dẫn (σ c ) 1 '' () Cad    a Điện môi (σ, ε’, μ) a d 1 () ln( / ) cosh ( / 2 ) da da  1 cosh ( / 2 ) ln ( ) d Ldaad      d Cao tần cosh ( / 2 ) ln ( ) Ldaad a    ngoµi GC   1 ' cosh ( / 2 ) GC da    1 1 c R a    Dẫn sóng & bức xạ 8 Trườn g của đườn g dâ y dài (5) Mặt dẫn (σ c ) 1 ' C    a Điện môi (σ, ε’, μ) a d 1 cosh ( / 2 )da  G    d Thấp tần 1 cosh ( / 2 ) G da   1 1 h(/2) Ld    1 1 cos h(/2) 4 Ld a        2 2 2 c R a    Dẫn sóng & bức xạ 9 Dẫn són g & bức xạ • Trường của đường dây dài Trường của đường dây dài • Các kiểu dẫn sóng cơ bản • Phân tích sóng phẳng củadẫn sóng song phẳng • Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng • Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng • Dẫn sóng chữ nhật • Dẫn sóng chữ nhật •Dẫn sóng điện môi phẳng Cá • Cá p quang • Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 10 [...]... cm   sin  m n n    Dẫn sóng & bức xạ 26 Dẫn sóng & bức xạ • • • • • • • • Trường của đường dây dài Các kiểu dẫn sóng cơ bản Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng Dẫn sóng chữ nhật Dẫn sóng điện môi phẳng Cáp quang Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 27 Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng (1) 2  2 E s  ... E kl z TM TE kl θ kx kl kx θ Dẫn sóng & bức xạ 14 Dẫn sóng & bức xạ • • • • • • • • Trường của đường dây dài Các kiểu dẫn sóng cơ bản Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng Dẫn sóng chữ nhật Dẫn sóng điện môi phẳng Cáp Cá quang Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 15 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (1) κm λ λ kl 2 m... m x  1 2 2   E0  Hs       kE0 Dẫn sóng & bức xạ 32 Dẫn sóng & bức xạ • • • • • • • • Trường của đường dây dài Các kiểu dẫn sóng cơ bản Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng Dẫn sóng chữ nhật Dẫn sóng điện môi phẳng Cáp Cá quang Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 33 Dẫn sóng chữ nhật (1)  2 E ys  x 2  2 E ys ... k   0 '  Dẫn sóng & bức xạ '  r c  n c 16 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (2) kx kl kx Etới Ephản xạ   Ez Vật dẫn lý tưở g ý tưởng TE, lệch π Etới Ephản xạ kl –Ez Vật dẫn lý tưởng  TM, lệch 0 Dẫn sóng & bức xạ 17 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (3) 2 m  k 2   m k   0 '  '  r c  n c Phản xạ với dịch pha 0 hoặc π kl λ κmd κmd kl kx Phản xạ với dịch pha... b m0 z Dẫn sóng & bức xạ x a 34 Dẫn sóng chữ nhật (2) y b E xs  E0 sin( 0 p y )e  j0 p z 0 p , 0 p  j z H ys  E0 sin( 0 p y )e  0 p  j H zs   j E0 cos( 0 p y )e  p c c (0 p )  x p  b a y 0p b 0p z nb Dẫn sóng & bức xạ x a 35 Dẫn sóng & bức xạ • • • • • • • • Trường của đường dây dài Các kiểu dẫn sóng cơ bản Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng Phân tích dẫn sóng song... kiểu dẫn sóng cơ bản (1) ể z d x ε Dẫn sóng & bức xạ y 11 ể Các kiểu dẫn sóng cơ bản (2) y a b x a d n2 n1 n2 n2 b Dẫn sóng & bức xạ n1 a 12 Các kiểu dẫn sóng cơ bản (3) ể – + E E k H + + – + + ++ ++ + + + + ++ ++ + + –––– –– + + H z –– –––– –– ++ ++ + + I – I d x k l  k x  k    ε y kl θ kl kx θ Dẫn sóng & bức xạ 13 Các kiểu dẫn sóng cơ bản (4) ể x E H kl H kx E kl z TM TE kl θ kx kl kx θ Dẫn. .. GHz Dẫn sóng & bức xạ 21 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (7) Ví dụ 2 Xét đường dây dẫn sóng song phẳng khoảng cách giữa 2 mặt dẫn là d = 1 cm, phẳng, cm được điền đầy teflon với ε’r = 2,1 Bước sóng của sóng hoạt động là λ = 2 mm Có bao nhiêu chế độ sóng lan truyền được? cm 2nd 2 2,1.10.103 3   2.10  m m 2 2,1.10 m  14 5 14,5 2 Dẫn sóng & bức xạ 22 x Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng. .. x)  cos( m x)  sin( m x) Dẫn sóng & bức xạ 28 Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng (2) z E ys  E0 f m ( x)e j  m z d x f m ( x)  cos( m x)  sin( m x) ( i ( Ey Ey x 0 xd  E ys  0  f m ( x)  sin( m x) ε y m  0  m  d  m x   j  m z  E0 sin  e  d  m=2 m=1 Dẫn sóng & bức xạ m=3 29 Phân tích dẫn sóng song phẳng bằng phương trình sóng (3) E ys κm  m x   j...  Dẫn sóng & bức xạ 24 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (10) 2 n n  cm  2 m  1    2  cm c   c     cm 2 2    ncm cm  n 2 n  2  m   cm   2  1  1    c c cm  cm      m   m c   m   m  arccos    arccos    arccos   kd  2nd   nd     m c cm  nd cm   cos  m    cm Dẫn sóng & bức xạ 25 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng. ..  m d Dẫn sóng & bức xạ 18 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song phẳng (4) 2 m  k 2   m k   0 '   ' r c  κm λ n kl c m m  d  m  k cos  m θm βm   m   m c   m   m  arccos   arccos   arccos       kd    nd   2nd    2 2   m   m c  2 m  k 2   m  k 1     k 1     kd    nd   Dẫn sóng & bức xạ 19 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song . Maxwell 12. Sóng phẳng 13. Phảnxạ &tánxạ sóng phẳng Dẫn sóng & bức xạ 2 13. Phản xạ & tán xạ sóng phẳng 14. Dẫn sóng & bức xạ Dẫn són g & bức xạ • Trường của đường. Phươn g gy g g Lý thuyếttrường điệntừ Lý thuyết trường điện từ Dẫn sóng & bức xạ Nội dun g 1. Giới thiệu 2. Giải tích véctơ 3. Luật Coulomb & cường độ điện trường 4. Dịch chuyển điện, . trình sóng • Dẫn sóng chữ nhật • Dẫn sóng chữ nhật Dẫn sóng điện môi phẳng Cá • Cá p quang • Các nguyên lý cơ bản của anten Dẫn sóng & bức xạ 15 Phân tích sóng phẳng của dẫn sóng song