Электродинамика волноводов.

Волновод — искусственный или естественный направляющий канал, в котором может распространяться волна. При этом поток мощности, переносимый волной, сосредоточен внутри этого канала или в области пространства, непосредственно примыкающей к каналу.

 

Классификация волноводов:

 

Электродинамика волноводов изучает 2 основные задачи:

  1. Передача информации из пункта А в пункт В
  2. Передача энергии из пункта А в пункт В

 

Передачу энергии и информации электромагнитных волн от источника к приемни­ку стремятся осуществить с наименьшими потерями на излучение энер­гии в окружающее пространство и на тепловые потери.

 Для решения данных задач используются 2 основных метода:

1.Метод использования свободного пространства 

 

Плюсы метода:

  1. Дешевизна
  2. Мобильность

Минусы: 

  1. Низкий КПД
  2. Наличие посторонних шумов
  3. Ограниченная скорость передачи канала 
  4. Ненадежность канала связи (наличие третьего абонента)

2.Метод волновода

 

Плюсы метода:

  1. Низкие шумы. 

    2.Защищенность (сигнал на вход подаётся только от одной системы)

Минусы метода: 

  1. Дорого.
  2. Ограниченная мобильность.

Теория регулярных волноводов.


Регулярный волновод - волновод, у которого параметры вдоль оси oz=const

Уравнения Максвелла для комплексных амплитуд регулярного волновода записываются в виде:

Вдоль оси OZ распространяется какая-то плоская неоднородная волна, выражение для поля которой записывается в виде:

, где h-постоянная Планка

Произведем замену:

Ротор в Декартовой системе координат (ДСК) записывается в виде:

 

Используя уравнения Максвелла и выражение для ротора в ДСК получаем уравнения:

Объединим выражения, как показано стрелками, получим:

Исходя из пар выражений ( 4 выражения со стрелками), получим формулы, представляющие поперечные координаты полей через продольные:

Введем:

Имеем систему: 

Эти уравнения выводятся из уравнений Максвелла для комплексных амплитуд:

 

Тест

Оглавление