Bài giảng trường điện từ chương 6 lương hữu tuấn

Trường điện từ ª Chương TĐT ª Chương ª Chương ª Chương ª Chương ª Chương hưởng : Khái niệm & phtrình : : : : : Trường điện tónh TĐT dừng TĐT biến thiên Bức xạ điện từ Ống dẫn sóng - Hộp cộng Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần ods thực Hộp cộng hưởng Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm ods 1.1 Hệ thống dẫn truyền đònh hướng 1.2 Tần số tới hạn & Sóng ngang 1.1 Hệ thống dẫn truyền đònh hướng hệ thống dẫn truyền xạ điện từ theo hướng đònh ª Khi f tăng, tổn hao (bức xạ & nhiệt) tăng theo ª Dây song hành : dải sóng m °tổn hao xạ tăng kgian xạ không giới hạn °tổn hao nhiệt tăng hiệu ứng bề mặt & tổn hao đmôi ª Cáp đồng trục : dải sóng dm °tổn hao xạ không đáng kể kgian xạ giới hạn °tổn hao nhiệt tăng ª Ống dẫn sóng : dải sóng cm °tổn hao xạ không đáng kể kgian xạ giới hạn °tổn hao nhiệt không đáng kể gth =  & gđm = 1.2 Tần số tới hạn & Sóng ngang ª Tần số tới hạn fth : ° Sóng lan truyền không tổn hao f > fth ° Tần số tới hạn tỉ lệ nghòch với kích thước ods Do ods dùng tần số cao ª Sóng ngang : Giả sử phương truyền phương z Sóng điện từ tổng quát tổng : ° Sóng điện ngang TE : Ez = , Hz  ° Sóng từ ngang TM : Ez  , Hz = Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Giả sử ods có : tiết diện hcn, chiều dài lớn, không tổn hao (gth =  & gđm = 0), biến thiên điều hòa 2.1 2.2 2.3 2.4 Thiết lập phương trình & điều kiện biên Sóng từ ngang TM Sóng điện ngang TE Tính chất ods 2.1 Thiết lập phương trình & đkiện biên (1) ª Thiết lập phương trình Giả sử phương truyền phương z Do ods dài nên sóng truyền theo phươngk :   j E  E0 ( x, y)e kz , H  H ( x, y)e kz  Ez   kE, Hz   kH Ex  K12 (k Exz  j Hyz ) c Ey  K12 (k Eyz  j Hxz ) rotH  j E rotE   j H c H x  K12 (k Hxz  j Eyz ) c H y  K12 (k Hyz  j Exz ) c K  k        c  Ez x 2 H z x 2   Ez  2 H z y y 2 2 v2  Kc2 Ez   Kc2 H z  2.1 Thiết lập phương trình & đkiện biên (2) ª Điều kiện biên  E1t  E2t   B1n  B2 n  Et    Bn  Ez ( x,0, z )  2.2 Sóng từ ngang TM (1) Hz  :  Ez x   Ez  Kc2 Ez  y  kz Ez  X ( x).Y ( y).e (s.v.) 2 Ye kz ddxX2  Xe kz ddyY2  Kc2 XYe kz  d2X d 2Y   K c 0 X dx2 Y dy 2 d X    M  X  A sin( Mx   )  X dx2   d 2Y  N  Y  B sin( Ny  )   Y dy Kc2  M  N Ez  C sin(Mx   )sin( Ny  )e kz  Ez ( x  0)    0    0   Ez ( y  0)     Ma  m  Ez ( x  a )   Nb  n  Ez ( y  b)  2.2 Sóng từ ngang TM (2) Ez  C sin ma x sin nb y e kz Ex  K12 (k Exz  j Hyz )  K k2 c c  E  H Ey  K12 (k yz  j xz )  K k2 c H x  K12 (k Hxz  j Eyz )  c H y  K12 (k Hyz  j Exz )  c Ez x Ez y c j Ez Kc2 y  j Ez Kc2 x 10 2.2 Sóng từ ngang TM (3) Ex   KCk2 Ey   c m a cos ma x sin nb y e kz sin ma x cos nb y e kz Ck n Kc2 b m x a Ez  C sin sin nb y e kz H x   ZTM Ey Hy  ZTM Ex Hz  ZTM  k j  mn   Kc2  mn  v2  ( ma )2  ( nb )2  mn  ( v)2  (m a)2  (n b)2 ª Nhận xét : ° vô số kiểu sóng TMmn : TM11, TM12, TM32 … ° không tồn TMmn ứng với m = hay n = 11 2.3 Sóng điện ngang TE Hx  Hy  Ck Kc2 Ck Kc2 m a sin ma x cos nb y e kz n b cos ma x sin nb y e kz H z  C cos ma x cos nb y e kz Ex  ZTE H y E y  ZTE H x Ez  ZTE  j k     mn  mn  ( v)2  (m a)2  (n b)2 ª Nhận xét : ° vô số kiểu sóng TEmn : TE01, TE12 … ° TEmn ứng với m = n = không lan truyền 12 2.4 Tính chất ods Tần số tới hạn : Lan truyền không tổn  k   j  mn ảo hao   th   v (m a)2  (n b)2 f  fth  21 th ,   th  v fth Vận tốc pha ods : vmn    mn  v  ( fth f )2  v Bước sóng ods : mn  2  mn    ( th )2   Phân bố đường sức : đsức điện & từ lặp lại đảo chiều - sau khoảng a/m dọc theo trục x - sau khoảng b/n dọc theo trục y 13 - sau khoảng lmn/2 dọc theo trục z Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần ods thực 4.1 Thiết lập công thức 4.2 Hệ số tắt dần ods thực hcn (tự đọc) 4.3 Hệ số tắt dần ods thực htt (tự đọc) 14 4.1 Thiết lập công thức Thực tế, gth <  gđm  : biên độ giảm theo qui luật e -az E  E0 ( x, y)e z e j  z , H  H ( x, y)e z e j  z d P  P  12  Re{E  H *}z dS  ddzP  2 P    dz Sng P iz Et  ZH z , Ez  ZHt , Z    45o  d P dz  12  Sth Re{E  H *}n dS   12   2   Sng Cng  2 H tt2 dl  Cng H tt2 dl (Np/m) Re{E  H *}z dS 15 Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần ods thực Hộp cộng hưởng 5.1 Khái niệm 5.2 Hch hình chữ nhật không tổn hao 16 5.1 Khái niệm HCH hộp kim loại dẫn điện tốt, bên điện môi tốt ª Hai thông số quan trọng hệ thống cộng hưởng : ° tần số cộng hưởng ° độ phẩm chất Q W Q  2 Wd ª Khác với mạch RLC : ° TĐ & TT liên hệ chặt chẽ với ° Qhch >> QRLC 17 5.2 Hch hình chữ nhật không tổn hao Hộp cộng hưởng có gth =  & gđm = Sử dụng công thức ods cách xét đồng thời sóng thuận & nghòch gây mặt z = & z = c ª Sóng TEmnp ª Sóng TMmnp ª Nhận xét 18 ª Sóng TEmnp Ex  jK2 nb cos ma x sin nb y (C1e j mn z  C2e j mn z ) c Ex ( x, y,0)  Ex ( x, y, c)   mn  p c  ( v )2  ( ma )2  ( nb ) H x   KA2 pc ma sin ma x cos nb y cos pc z c A p n H y   K c b cos ma x sin nb y cos pc z c H z  A cos ma x cos nb y sin pc z Ex  KA2 j nb cos ma x sin nb y sin pc z c Ey   KA2 j ma sin ma x cos nb y sin pc z c Ez  Điều kiện : °m, n không đồng thời °p khác 19 ª Sóng TMmnp Ex   KA2 pc ma cos ma x sin nb y sin pc z c A p n Ey   K c b sin ma x cos nb y sin pc z c Ez  A sin ma x sin nb y cos pc z H x  KA2 j nb sin ma x cos nb y cos pc z c H y   KA2 j ma cos ma x sin nb y cos pc z c Hz  Điều kiện : °m, n khác 20 ª Nhận xét ° vô số tần số cộng hưởng p c  ( v )2  ( ma )2  ( nb )2 mnp   v ( ma )2  ( bn )2  ( cp )2 ° sóng điện & từ lệch pha 90o : chuyển hóa lượng W0  We  Wm  const  We max  Wm max 21 Tóm tắt chương Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần ods thực Hộp cộng hưởng 22 [...]... 2   Sng Cng  2 H tt2 dl  Cng H tt2 dl (Np/m) Re{E  H *}z dS 15 Chương 6 : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng 1 2 3 4 5 Khái niệm về ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần trong ods thực Hộp cộng hưởng 5.1 Khái niệm 5.2 Hch hình chữ nhật không tổn hao 16 5.1 Khái niệm HCH là hộp kim loại dẫn điện tốt, bên trong là điện môi tốt ª Hai thông số quan trọng của hệ thống cộng hưởng : ° tần... : vmn    mn  v 1  ( fth f )2  v 3 Bước sóng trong ods : mn  2  mn   1  ( th )2   4 Phân bố đường sức : đsức điện & từ lặp lại nhưng đảo chiều - sau 1 khoảng a/m dọc theo trục x - sau 1 khoảng b/n dọc theo trục y 13 - sau 1 khoảng lmn/2 dọc theo trục z Chương 6 : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng 1 2 3 4 Khái niệm về ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần trong ods thực 4.1... Điều kiện : °m, n khác 0 20 ª Nhận xét ° vô số tần số cộng hưởng p c  ( v )2  ( ma )2  ( nb )2 mnp   v ( ma )2  ( bn )2  ( cp )2 ° sóng điện & từ lệch pha nhau 90o : chuyển hóa năng lượng W0  We  Wm  const  We max  Wm max 21 Tóm tắt chương 6 1 2 3 4 5 Khái niệm về ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ tròn Hệ số tắt dần trong ods thực Hộp cộng hưởng 22 ... Sóng từ ngang TM (3) Ex   KCk2 Ey   c m a cos ma x sin nb y e kz sin ma x cos nb y e kz Ck n Kc2 b m x a Ez  C sin sin nb y e kz 1 H x   ZTM Ey Hy  1 ZTM Ex Hz  0 ZTM  k j  mn   2 Kc2  mn  v2  ( ma )2  ( nb )2 2  mn  ( v)2  (m a)2  (n b)2 ª Nhận xét : ° vô số kiểu sóng TMmn : TM11, TM12, TM32 … ° không tồn tại TMmn ứng với m = 0 hay n = 0 11 2.3 Sóng điện ... ª Sóng ngang : Giả sử phương truyền phương z Sóng điện từ tổng quát tổng : ° Sóng điện ngang TE : Ez = , Hz  ° Sóng từ ngang TM : Ez  , Hz = Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng Khái niệm...   Phân bố đường sức : đsức điện & từ lặp lại đảo chiều - sau khoảng a/m dọc theo trục x - sau khoảng b/n dọc theo trục y 13 - sau khoảng lmn/2 dọc theo trục z Chương : Ống dẫn sóng - Hộp cộng... )2 mnp   v ( ma )2  ( bn )2  ( cp )2 ° sóng điện & từ lệch pha 90o : chuyển hóa lượng W0  We  Wm  const  We max  Wm max 21 Tóm tắt chương Khái niệm ods Ods hình chữ nhật Ods hình trụ