ссылка на оглавление

TEM волны

Решение задач, связанных с данной темой.

Примером является плоская однородная волна в свободном пространстве.

Рассмотрим TM и ТЕ волны в предельном случае z ->0.

Выражения, представляющие поперечные компоненты полей через производные от продольных в векторном виде:

Существует шанс, что получим Ez ->0 при неопределенности 0/0. Это в том случае, когда каппа^2=0, то есть

то есть если такие волны существуют, то они без дисперсии и групповая скорость, а также фазовая, будут такими же, как и в свободном пространстве, т.е. спектр на входе и выходе одинаков.

Произведем замену:

и подставим в вышестоящие выражения для поперечных компонент:

Последнее уравнение является уравнением Лапласа. Электрическое поле будет такое же, как и в статике, следовательно TEM волны возможны только в таких линиях передачи, где существуют статические поля, структура поля будет такая же, как и в статике(под структурой подразумевается зависимость поля от поперечных координат, от продольной вообще не зависит). ТЕМ волна распространяется в двусвязных волноводах и более связных:

Задача

Рассмотрим теперь коаксиальный  волновод и найдем для него погонную емкость и погонную индуктивность.

Телеграфные уравнения.

Телегра́фные уравне́ния — пара линейных дифференциальных уравнений, описывающих распределение напряжения и тока по времени и расстоянию в линиях электрической связи.

Уравнения были составлены Оливером Хевисайдом, разработавшим в 1880-х годах модель линии электрической связи.

Теория Хевисайда применима к линиям передачи электрического тока всех частот, включая телеграфные, телефонные и более высокочастотные линии, а также силовые  и линии передачи постоянного тока.

Заметим, что выше выведенные погонные параметры будут совпадать в статике и для TEM волны.

Рассмотрим уравнение непрерывности:

Получили первое телеграфное уравнение.

второе телеграфное уравнение

Последняя строка- второе телеграфное уравнение.

где U+ означает волну, бегущую вдоль оси z, U- волну, бегущую против оси z.

Будем работать только с первым слагаемым U+exp^(-ikz) , то есть

где Zв - волновой импеданс линии. Формула справедлива для бегущей волны! Отношение полей, а именно поперечного электрического к поперечному магнитному, и есть величина sqrt(mu/eps).

 ссылка на оглавление