Trường điện từ c1 c2

ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ KỸ THUẬT ANTEN NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG _ KHOA ĐIỆN TỬ GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tên học phần: Trường điện từ anten Tổng lượng kiến thức: tc – 54 tiết LT – tiết TH Mục tiêu học phần:  Những kiến thức lý thuyết trường, truyền sóng, kỹ thuật siêu cao tần, lý thuyết kĩ thuật anten  SV tính tốn q trình truyền dẫn sóng điện từ hệ thống phần tử siêu cao tần, biết cách phân tích, tính tốn thiết kế phần tử siêu cao tần anten NỘI DUNG HỌC PHẦN Chương 1: Các định luật nguyên lý trường điện từ Hệ phương trình Maxwell, trường tĩnh biến thiên, sở hình thành SĐT Chương 2: Sóng điện từ Sự hình thành xạ SĐT nguyên tố bản; lan truyền sóng phẳng khơng gian, sóng điện từ hệ định hướng Chương 3: Kỹ thuật siêu cao tần Mơ hình đường truyền SCT, Kỹ thuật PHTK, phân tích mạng SCT Chương 4: Kỹ thuật truyền sóng Phương trình truyền sóng, tính tốn cực ly tuyến, độ ổn định kênh truyền Chương 5+6: Lý thuyết kỹ thuật anten Bộ tham số, nguyên lý xạ anten, loại anten bản, anten hệ thống tiên tiến; kỹ thuật tổng hợp ĐTPH, mở rộng dải tần, PHTK TÀI LIỆU Tài liệu học tập: - Bài giảng: Bài giảng lý thuyết trường anten - Trường ĐH KT-KT CN Tài liệu tham khảo: - Trường điện từ - Lâm Hồng Thạch, Nguyễn Khuyến - Lý thuyết kĩ thuật anten –Gs.Ts Phan Anh- NXB Khoa học kĩ thuật - Microwave Engineering – David M.Pozar - John Wiley & Sons, Inc - Antenna Theory, analysis and design – Constantine A.Balanis John Wiley & Sons, Inc CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất  Khái niệm trường tĩnh  Là trường tạo xung quanh điện tích cố định  Thơng số bản: không thay đổi theo thời gian 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất 1.1.1 Vectơ cường độ điện trường (V/m)  điện tích điểm dương Q1 đặt gốc tọa độ Nếu  điện tích Q2 đặt vào vùng lân cận điểm Q1  lực Coulomb  Định nghĩa cường độ điện trường (V/m) = M E 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất 1.1.2 Vec tơ điện cảm  Vector điện cảm không phụ thuộc vào môi trường khảo sát  Trong môi trường đồng đẳng hướng (ε = const), vector điện cảm vector điện trường phương chiều 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất 1.1.3 Vectơ cường độ từ cảm  Đặc trưng cho lực tác dụng từ trường lên điện tích chuyển động hay dòng điện theo đinh luật Lorentz sau: 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất 1.1.4 Vectơ cường độ từ trường  Mômen cực từ:  Mômen tổng hay mômen phân cực từ  Vectơ cường độ từ trường số hệ thống định hướng Đường truyền CPW CÂU HỎI THẢO LUẬN Nêu đặc điểm trường bước xạ Dipole điện? Nêu đặc điểm trường xạ Dipole từ? Thế sóng phẳng? Nêu trở kháng sóng, đặc điểm vector cường độ điện từ trường môi trường định hướng? Bài tập Cho trường điện  E  er cos   e sin r Hãy tính =?  Lời giải Theo phương trình Maxwell,ta có = divD =div(E)= divE Trong hệ trục tọa độ trục ta có: E � �(rEr ) � Ez  cos  cos  divE      0 r� r r�  � Z r r =0 Kiến thức cần nhớ � D RotH   J  � t � B rotE   � t divB = divD = ρ D=εE; B=μH; J=γE Kiến thức cần nhớ E � �(rEr ) � Ez divE    r� r r�  � Z � Ey � Ez rotE  ex  ey � y � x � D � D rotH  J   ( J   E  0) � t � t � Hy � Hx rotH  (  ) ez � x � y D   E   sin ax sin by cos t.ez B   H  0 sin ax sin by cos t.ez Kiến thức cần nhớ B  � rotEdt rotE  cos t (b cos by sin axex  a cos ax sin bye y ) rotH  b sin ax cos by cos t.ex  a cos ax sin by cos t.e y Bài tập Trong môi trường =const, =const, =0, có trường điện ur r E  sin ax.sin by.cos t.e z a.Tìm H =? b.CMR : a  b     2 Lời giải � B a Ta có : rotE   mà � t �E y �Ez rotE  ex  ey  cos t (b cos by sin axex  a cos ax sin byey ) �y �x sin t � B  � rotEdt  (a cos ax sin by.e y  b sin ax cos by.ex ) a  b  B sin t �H   (a cos ax sin by.ey  b sin ax cos by.ex )  0 Lời giải �D �D b Ta có : rotH  J   ( J   E  0) �t �t �H y �H x a2  b2 rotH  (  )ez   sin ax sin by sin t.ez �x �y 0 Mà : D   E   sin ax sin by cos t.ez � D   0 sin ax sin by sin t.ez � t � D 2 � rotH  � a  b    0 � t Bài tập Trong mơi trường =const, =const, =0, có trường từ ur r E  sin ax.sin by.cos t.e z a.Tìm E =? b.CMR : a  b     2 Lời giải � D � D  ( J   E  0) mà a Ta có : rotH  J  � t � t rotH  b sin ax cos by cos t.ex  a cos ax sin by cos t.ey D �E   � rotHdt  0 sin t  (a cos ax sin by.ey  b sin ax cos by.ex )  Lời giải B   H  0 sin ax sin by cos t.ez b Ta có : � B � t Mà :   0 sin ax sin by sin t.ez � Ey � Ex rotE  (  ) ez � x � y  a b sin ax sin by sin t.ez  2 � B 2 rotE   � a  b    0 � t Bài tập Trong môi trường =, = , =0, có trường điện ur r E ( z , t )  100.cos  6 10 t  0.4 z  e x 1.Tìm H =? 2.Trường điện có tính chất hay khơng? Lời giải a Ta có: � Ex 7 rotE  e y  e y 4 cos  6 10 t  0.4 z  � z mà : � B rotE   � B  � rotEdt  sin  6 107 t  0.4 z  e y � t B 7 H  sin  6 10 t  0.4 z  e y  3 b Vì rotE �0 nên trường điện cho khơng có tính chất ... lượng trường điện từ - định lý poynting  Năng lượng trường điện từ - Định lý Poynting Trường điện từ mang lượng  Có khả mang tin Năng lượng trường thể tích V tổng lượng điện trường lượng từ trường. .. cường độ từ trường 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ môi trường chất 1.1.5 Các tham số đặc trưng mơi trường Đặc tính mơi trường vật chất thể qua tham số điện từ nó: + Hệ số điện mơi... thiên sinh điện trường xốy 1.2 Các phương trình Maxwell Phương trình Maxwell thứ thứ hai Ý nghĩa: điện trường từ trường có tác dụng tương hỗ lẫn Điện trường biến thiên tạo dòng điện dịch từ trường