Bài giảng Trường điện từ: Lecture 11 - Trần Quang Việt (tt)

Bài giảng Trường điện từ - Lecture 11: Sóng điện từ phẳng đơn sắc trong môi trường không đồng nhất giúp người học nắm được: Sóng tới vuông góc với mặt phân cách, sóng tới theo phương bất kỳ – nguyên lý ống dẫn sóng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

EE 2003: Trường điện từ Lecture 11 Sóng điện từ phẳng đơn sắc môi trường không đồng Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT EE 2003: Trường điện từ Sóng tới vng góc với mặt phân cách L.O.3.5 – Calculate reflection and transmission of a normally incident wave on a dielectric or conductor interface, including the attenuation constant, phase constant, wave impedance and Poynting vector Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua  Ei  a sr  Hi x  a si  ax  ay x  az  Ht (Sóng tới) X  E r (Sóng px)  Hr ( ,  , 1 )     Ei = E i0 e 1z ax   E i0  1z  Hi = e ay 1  Et  a st x (Sóng truyền qua) (khúc xạ) (Biên: z=0) ( ,  ,  )    E r = E r0 e 1z ax   E r0  1z  Hr = e ay 1 EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems    Et = E t0 e  2z ax   E t0  2z  Ht = e ay 2 TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua Sóng mơi trường 1:          1z  1z E1  Ei + E r = E i0 e ax  E r0 e ax   1 1    E i0 1z  E r0  1z  H1 = H i + H r = e ay  e ay Sóng mơi trường 2:     E = Et = E t0 e  2z ax    E t0  2z  H  Ht = e ay 2 EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phân bố sóng tới, sóng phản xạ & sóng truyền qua Tại biên z=0 ta có:     H1y (z  0)  H 2y (z  0)  E r0   E  E r0  Et0  i0 E i0 E r0 E t0   E1x (z  0)  E 2x (z  0)   1 1 2  2  1  22  E i0 E t0  E i0 2  1 2  1  Hệ số phản xạ: Hệ số truyền qua: (Hệ số khúc xạ)   E r0   E i0      1   1  E t0  E i0  2   1 EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems     1  TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Ví dụ Trong khơng khí (miền z0 Xác định sóng phản xạ miền z0 EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ Trong khơng khí (miền x0 Xác định phân trường điện, trường từ môi trường mật độ cơng suất điện từ trung bình mơi trường dẫn Tính cơng suất tổn hao trung bình thể tích hình hộp chữ nhật 2mx4m, đáy x=0 đáy x=2mm EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran EE 2003: Trường điện từ Sóng tới theo phương – nguyên lý ống dẫn sóng L.O.3.6 – Apply principles of plane wave reflection of obliquely incident waves on a conductor interface and boundary conditions to explain parallel plate waveguide operation and parameters, including number of propagation modes and waveguide cutoff frequency Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường điện phân cực song song với mặt phân cách Các thông số sóng điện mơi   j   j , v p   /   1/   v   2 /   v / f ,   j /    /     a si   cos  i a x  sin  i a z  ui  si   x cos i  z sin i    a sr  cos  r a x  sin  r a z  ur  sr  x cos r  z sin  r      j ui Ei  Ei e a y E r  E r e  j u r a y       Hi  [ a si  Ei ] H r  [ a sr  E r ]   EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Trường điện phân cực song song với mặt phân cách Khai triển phương trình trên, ta có:     E  Ei  E r  (Ei e  j (  xcosi zsini ) +E r e  j (xcosr  zsin r ) ) a y (1)   E    j (  xcos  zsin  )  Ei i0 i i Hi    cos i a z  sin i a x  e      E   E H r   r cos  r a z  r sin  r a x  e  j (xcos r zsin r )        H  Hi  H r (2) EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường điện phân cực song song với mặt phân cách   Tại x=0 theo ĐKB thì: Ei e  j (zsin i ) E y (x  0)  +E r e  j (zsin  r ) H x (x  0)   0, z E r0   E i0 r  i Thay vào phương trình (1) (2) ta được:   E  j2Ei sin(  xcos )e  j zsin a y (3)   2E H   i [jsin  sin(  xcos  )a x    cos  cos(  xcos )a z ]e  j zsin (4) EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Trường điện phân cực song song với mặt phân cách  E y (x)  Từ phương trình (3) (4) ta thấy x sin(  xcos  )   H x (x)  x thỏa: m m  ; m  0,1, 2, (5)  cos  2cos  Nhận xét: thêm vào dẫn lý tưởng x thỏa (5) không làm thay đổi phân bố sóng Do thêm dẫn lý tưởng vị trí ta có điều kiện biên:  E y (x)   H x (x)  EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường điện phân cực song song với mặt phân cách EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Áp dụng tìm kiểu sóng TE cho ODS bảng song song x0 xa  Hi x   x Ei Er  Hr z x Điều kiện lan truyền kiểu TE: thêm vào dẫn x=a  góc phản xạ  phải thỏa mãn pt (5) hay: f m mv mv cos     c ; fc  f 2a (6)  a 2af Do cos1 nên: f  f c sin     f c / f  (7) fc: gọi tần số cắt, f=fc sóng khơng truyền Ods =0  sóng truyền vng góc với dẫn Vậy để sóng TE truyền Ods phải thỏa điều kiện sau: f  f c  mv / 2a EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Áp dụng tìm kiểu sóng TE cho ODS bảng song song Phân bố sóng kiểu TE: sóng TE thỏa mãn phương trình (3) & (4) Theo (7), đặt :  m   sin      f c / f  (8) Thay (6), (8) vào phương trình (3) (4) ta được:   m E  j2Ei sin( x)e  jm z a y (9) a  2Ei m  m m   j z (10) H [j  m sin( x)a x  cos( x)a z ]e  a a a m Nhận xét: có vơ số kiểu sóng TEm truyền Ods Khơng tồn kiểu sóng với m=0 Với tần số f sóng xác định có số kiểu sóng TEm truyền thỏa mãn điều kiện f>fc EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Trường từ phân cực song song với mặt phân cách Các thơng số sóng điện mơi   j   j , v p   /   1/   v   2 /   v / f ,   j /    /     a si   cos  i a x  sin  i a z  ui  si   x cos i  z sin i    a sr  cos  r a x  sin  r a z  ur  sr  x cos r  z sin  r      j ui Hi  Hi 0e a y H r  H r e  j u r a y       Ei  [Hi  a si ] E r  [H r  a sr ] EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường từ phân cực song song với mặt phân cách Tương tự trường điện phân cực song song, sinh viên phải tự dẫn ra!!!! EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Áp dụng tìm kiểu sóng TM cho ODS bảng song song Tương tự cách thiết lập cho kiểu TE, sinh viên phải tự dẫn ra!!!!   Hi  H x r x    Ei Er x0 xa z x EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ...  1 x )a y Vng góc với mơi trường dẫn (=102, =20, =0) chiếm miền x>0 Xác định phân trường điện, trường từ môi trường mật độ công suất điện từ trung bình mơi trường dẫn Tính cơng suất tổn... Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE - HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trường từ phân cực song song với mặt phân cách Tương tự trường điện phân... x=2mm EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE - HCMUT HCMUT  Tran EE 2003: Trường điện từ Sóng tới theo phương – nguyên lý ống dẫn sóng L.O.3.6