Лекция 1

Оглавление

Тест

1. Введение

Предположим, что есть 2 точки: А и В
Перед нами стоят 2 задачи: передать информацию и энергию.

Есть несколько способов решения этих задач.

1. Без инфраструктуры

Плюсы:

Между А и В ничего не нужно строить.
Мобильность (А и В могут двигаться относительно друг друга).

Минусы:

Помехи, следовательно падает скорость перехачи.
Мобильность (А и В могут двигаться относительно друг друга).
Обьект С может перехватывать/пердавать ложную информацию.

2. Волноводная передача

Волноводы - вытянутые структуры из металла и диэлектрика.

Типы волноводов

По наличию внешнего экрана

Закрытые. В них электромагнитное излучение не проникает за стенки волновода.
Открытые. В них электромагнитное излучение проникает за стенки волновода.

2. По порядку связности

Односвязные. Например, прямоугольный.
Многосвязные. Например, коаксиальный.
Нулевой связности. Такое возможно при отсутствии проводящих поверхностей

3. По происхождению

Естественные. Например, литосферный волновод (базальтовый слой)
Искусственные. Например, переговорные трубы на современных судах

4. По зависимости поперечного сечения от продольной координаты

Регулярные
Нерегулярные
Периодические

Регулярный волновод - вытянутый вдоль оси z металлическая диэлектрическая структура, парамметры которой не изменяются или изменяются периодически вдоль этой оси.

Теория волноводов базируется на уравнениях Максвелла.

Рассмотрим произвольный регулярный волновод в отсутсвии источников и потерь.

Переходим к записи роторов для электрической и магнитной напряжённостей в декартовой системе координат.

Из двух систем получим выражения для поперечных компонент (по x,y) полей через производные от продольных компонент (по z).

Теперь вместо 6 неизвестных, стало 2 неизвестные

Вывод формул:

Запишем в векторном виде

Задача по нахождению Ez и Hz для волновода

Из волновых уравнений с помощью уравнения Гемгольца найдём продольные компоненты поля:

Будем считать, что границы волновода образованы идеальным проводником, а внутри - диэлектрик без потерь.

Для решения этих дифференциальных уравнений нужны граничные условия.

Добавим граничные условия

Тангенциальные компоненты электрического поля на поверхности идеального проводника равны 0.
Спроецируем поперечную компоненту электрического поля на тангенциальное направление.

Таблица

Термины и понятия (список)	Главные мысли лекции (5-6 предложений)	Вопросы
Волновод Регулярный волновод Волновые уравнения Поперечное волновое число Продольное волновое число Волновое число	Волноводы - вытянутые структуры из металла и диэлектрика. Немобильны, но энергетически выгодные. Регулярный волновод - волновод, свойства которого не меняются или периодически меняются вдоль направления распространения волны. Из предположения о регулярности волновода следует, что вместо 6 неизвестных, стало 2 неизвестных, а именно продольные компоненты полей Ez и Hz. Поставлена задача о структуре поля в виде двух систем краевых задач, состоящих из волновых уравнений и граничных условий.	Вывод формул

Шаблон с заданиями для самостоятельной работы по схеме таксономии Блума

1. Выучите материал лекции.

2. На чистом листе бумаги кратко изложите суть лекции.

3. Назовите основные типы волноводов.

4. Объясните почему в уравнениях Максвела нет компонента, связанного с током.

5. Объясните какие именно волны мы рассматриваем, опираясь на уравнения Максвела.

6. Приведите примеры волноводов и области их использования.

7. Решите тест на тему лекции

8. Составьте свой тест.

9. Выведите формулы.