Фазовая скорость, скорость переноса энергии, групповая скорость

Фазовая скорость характеризует скорость изменения фазы.

В зависимости от знаменателя 5.32 скорость будет меняться.

Скорость переноса энергии:

Групповая скорость – скорость перемещения огибающей сигнала с ограниченным спектром.

Групповая скорость – скорость перемещения волнового пакета, образованного группой волн.

Чем длиннее импульс, тем уже спектр и пик его выше - энергетика больше.

Широкополосные сигналы могут передавать довольно большую энергию.

Заметим, что скорость переноса энергии и групповая скорость совпадают во всех случаях, когда групповая скорость имеет физический смысл.

В нашем случае это практически одно и то же понятие.

С точки зрения частоты:

Начиная с частот, выше критических, групповая сокрость увеличивается, приближаясь к скорости света.

Фазовая скорость была больше скорости света. Она уменьшается, приблежаясь к скорости света.

С точки зрения длины волны:

Фазовая скорость увеличивается, а скорость переноса энергии уменьшается.

При длине волны, равной критической, переноса энергии нет. А при длине волны больше критической волнового процесса нет.

Энергетические параметры:

В реальном волноводе амплитуда поля падающей волны уменьшается с расстоянием на величину, характеризующуюся коэффициентом затухания и уменьшается по экспоненциальному закону:

Мощность, переносимая через поперечное сечение волновода пропорциональна квадрату амплитуды вектора Е:

L –длинна волновода.

Отсюда вычислим КПД волновода:

Волновод является диспергирующая средой, т.е. для волн разной частоты разный коэффициент затухания.

­ТЕМА №6. ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ ВОЛНОВОДЫ

Волноводы прямоугольного сечения получили самое широкое распространение при передаче Э.М.В., хотя круглые тоже используются, но преимущественно для канализации Э.М. энергии используются прямоугольные волноводы.

ЭМП в прямоугольном волноводе. Определение продольных и

Поперечных компонент поля.

Для грамотной эксплуатации радиоэлектронной техники, понимания физических процессов, происходящих при передаче Э.М. энергии, необходимо знать структуру поля, которая формируется в прямоугольном волноводе.

Чтобы непосредственно выйти на структуру поля в волноводе – решим простенькую задачку, основываясь на методике определения продольных и поперечных компонент поля.

Более важны для нас продольные компоненты поля.

После получения поперечных и продольных компонент можно приступать к построению типов волн в волноводе.

Определение продольных компонент поля

Постановка задачи

Пусть имеем волновод прямоугольного сечения. Размер широкой стенки – а. Размер узкой стенки – B. Ey направлен вдоль узкой стенки волновода, Ex вдоль широкой. Пусть имеем регулярный(поперечное сечение не меняется), однородный(электромагнитные свойства среды равны константе), считаем, что волновод заполнен воздухом, идеальный (проводимости Ме и диэлектрика. Т.е. волновод без потерь). Чтобы увеличить проводимость внутреннюю поверхность волновода покрывают серебром. В волноводе отсутствуют сторонние источники тока. Ведь ЭМП формируется в радиопередающем устройстве, а потом наводится и передается по волноводу.

Требуется определить поле в любой точке волновода в любой момент времени.

Решать задачу будем по методике полей, изученной в теме 5.

Для этого выберем прямоугольную систему координат. Ось z направим вдоль волновода, ось у вдоль узкой стенки, ось x вдоль широкой стенки волновода.

Далее необходимо решить мембранные уравнения (Гермгольца) для продольной составляющей поля.

Представим в виде произведения двух функций.

Почему обозначили Ksx и Ksy?

Ks не зависит от x и y и постоянно=>Первое слагаемое и второе слагаемое постоянное, вот мы их и обозначили.

Далее записано напоминание, которое приводит к решению уравнения:

Итак, решения уравнений:

А1 и А2 – постоянные интегрирования. Их физический смысл – амплитуды поля.

Аналогично для Y(y).

Общее решение: