Диэлектрлік толқынөткізгіш

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

$Описание: C:\Users\HP Prson\Downloads\nov-logo-kaz.png$

СӨЖ

Тақырыбы: Толқынөткізгіштер

Пәні: Антенна құрылғысы және микротолқынды пештер

Дайындаған: РЭТ-39 тобының студенті

Рахатова Зарина

Тексерген: Канымгазиева И. А.

Нұр-Сұлтан, 2021

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ3

1 ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШ4

1. 1 Толқынөткізгіш туралы түсінік4

1. 2 Толқынөткізгіштің атқаратын қызметі4

2 ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШ КЛАССИФИКАЦИЯСЫ7

2. 1 Металл толқынөткізгіш7

2. 2 Диэлектрлік толқынөткізгіш7

3 ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШТЕГІ ТОЛҚЫН ТҮРЛЕРІ9

3. 1 ТЕ (көлденең электрлік) толқын9

3. 2 ТМ (көлденең магниттік) толқын9

ҚОРЫТЫНДЫ11

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ12

КІРІСПЕ

Толқынөткізгіш микротолқындар, радиотолқындар және инфрақызыл сәулелер сияқты жоғары жиілікті электромагниттік толқындардың таралуына көмектеседі. AT&T компаниясының қызметкері Джордж С Саутворт ХІХ ғасырдың басында алғашқы толқынөткізгішті көрсетті. Толқынөткізгішті Джордж С Саутворт ойлап тапқан. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде ол радиолокациялық жүйелерде маңызды рөл атқарды. Толқынөткізгіш жұмысын құрметпен көрсету үшін оған 1938 жылы Моррис Н. Либманн атындағы IRE сыйлығы және 1947 жылы Франклин институтының Стюарт Баллантин медалі берілді. Ол сонымен бірге Франклин институтының Луи Леви медалін алды күн сәулесінен микротолқынды сәулелену бойынша жұмыс. Оның Радиофизика саласына қосқан үлестері мақтауға тұрарлық. Толқынөткізгіш электромагниттік толқындарды бір нүктеден екінші нүктеге бағыттау және тарату үшін қолданылады. Әдетте олар микротолқындар, радиотолқындар, инфрақызыл толқындар сияқты жоғары жиілікті толқындарды беру үшін қолданылады. Төменгі жиіліктегі толқындар үшін 1 МГц-тен төмен параллель беріліс желілері немесе қосалқы осьтік кабельдер қолданылады. Толқынөткізгіш белгілі бір жиіліктегі дисперсиялық сипаттамаларымен ұсынылған. Осы шектеу жиілігінен жоғары жиіліктері бар сигналдардың толқынөткізгіш арқылы таралуына рұқсат етіледі және осы жиіліктен төмен жиіліктері бар сигналдар үлкен шағылысқа тап болады. Толқынөткізгіш осы сипаттамаларға байланысты жоғары өту сүзгісі сияқты жұмыс істейді. Дисперсия сипаттамаларын толқынөткізгішке металл немесе диэлектрлік орта жүктеу арқылы өзгертуге болады. Бұл жұмыста толқынөткізгіштер, әртүрлі толқынөткізгіш режимдері, оның жіктелуі, жұмыс принципі, қолданылуы туралы толық сипаттама береміз.

1 ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШ 1. 1 Толқынөткізгіш туралы түсінік

Толқынөткізгіш дегеніміз - электромагниттік немесе дыбыстық (акустикалық толқын өткізгіш) толқындар таралатын іші қуыс металл түтік. Толқынөткізгіш арқылы біркелкі емес ортаның өн бойына акустикалық, электромагниттік, сейсмикалық және т. б. толқындар тарататын құрылғы. Оның бойымен толқын таралған кезде таралушы толқын әлсіз басылады. Толқын өткізгіштің негізгі ерекшелігі жоғары жиіліктегі электромагниттік радиотолқындарды жоғалусыз тасымалдайтынында. Оның кабельді байланыс сызықтары алдындағы негізгі артықшылығы осында. Толқынөткізгіштер радиотолқындарды 100 ГГц жиілікке дейін өткізеді. [1, c. 241] .

Төменде көретініміздей, электромагниттік энергияның толқынөткізгіш арқылы берілуі дисперсиялық ортадағы толқындардың таралуына ұқсас. Қарапайым мысал ретінде толқын өткізгішті қарастырайық (сурет 1. 1) .

Сурет 1. 1 - Толқынөткізгіш

Толқындық бағыттағы өрістің конфигурациясын толқын өткізгіштің қабырғаларында шекаралық шарттары бар потенциалдар үшін толқындық теңдеуді шешу арқылы табуға болады, оны біз идеалды өткізгіш деп санаймыз. Зарядтар мен токтар $\varphi\$ = 0 болмаған жағдайда толқындық теңдеу форманы алады.

$\mathrm{\Delta}A - \ \frac{1}{c^{2}}$ * $\frac{\partial^{2}\ A}{\partial t^{2}}$ = 0. (1. 2)

1. 2 Толқынөткізгіштің атқаратын қызметі

Толқынөткізгіштердің негізгі атқаратын қызметі - толқындарды тарату үрдісінде мүмкін болатын шығындарды азайтып, электромагниттік толқындарды қандай да бір канал арқылы бағыттау. Ол үшін мүмкіндігінше ток өткізгіштің өршуін болдырмау және электромагниттік энергияның канал қабырғасына өтіп кетпеуін қадағалау қажет. Толқын өткізгіштердің қарапайым үлгілерінің бірі - ішінде электромагниттік толқын таралатын іші қуыс құбыр болып табылады. [4, c. 116] .

Толқынөткізгіш термині қуыс өткізгіш түтікке қатысты, содан кейін бұл қабырғаларда электр өрісінің компонентін беру үшін қолданылатын электромагниттік толқындар. Толқындықөткізгіштің дәл өрнектерін алатын көптеген құбылыстар өрістің толқындық өткізгіштердегі құбылыстарға ұқсас, екі сымды немесе коксиалды сызықтармен байланысты. (сурет 1. 2)

Сурет 1. 2 - Тікбұрышты толқынөткізгіште өрістің типтік таралуы

Алайда толқынөткізгіштің көптеген қасиеттері туралы ойды олардағы толқындардың таралу механизмінің қарапайым физикалық көрінісін қарастыру арқылы алуға болады. Тік бұрышты толқынөткізгіштегі толқындардың таралуының бір типтік жағдайына сәйкес келетін (1. 2 сурет) . Бұл өрістерді кәдімгі жазықтық электромагниттік толқынның қозғалыс нәтижесінде толқынөткізгіштің қабырғалары арасында зигзаг тәрізді таралуы деп санауға болады (1. 3-сурет) . Осы жазықтық толқынының өрісінің электрлік және магниттік компоненттері фазада уақыт, бірақ кеңістікте олар бір-біріне және бағыттың таралуына перпендикуляр. [7, c. 188] .

Сурет 1. 3 - Шекарадан өзгеше жиіліктер үшін толқынөткізгіштің қабырғаларынан көрінетін жиілігі

а - жиілік шекарадан едәуір асады;

b - жиілік кесу жиілігінен біршама асып түседі;

с - кесу жиілігіне жақын жиілік

Негізінен бағыттаушы жүйелерге немесе толқынөткізгіштерге электромагниттік энергияны тарататын барлық тарату сызықтар жатады, себебі бұл процесс толқын тарату процесі болып табылады. Толқынөткізгіштер көбінесе микротолқынды диапазонда қолданылады, өйткені коаксиалды кабельдерде осы жиіліктерде электромагниттік толқындардың (спутниктік антенналарды таратушы) айтарлықтай әлсіреуі байқалады. Сантиметрлік толқындарда сызық көп жағдайда электромагниттік толқын таралатын дөңгелек немесе тікбұрышты қиманың металл түтігі болып табылатын толқын өткізгішпен ауыстырылады. Толқынөткізгіштің қабырғалары электромагниттік толқындардың әртүрлі бағытта таралуына жол бермейтін және оларды тек толқынөткізгіш бойымен қозғалтуға мәжбүр ететін экран рөлін атқарады. Сондай-ақ, толқынөткізгіштер қуатты алыс қашықтыққа беру үшін қолданылады (мысалы, телемастта орналасқан теледидар антенналарын таратуда) . [2, c. 73] .

2 ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШ КЛАССИФИКАЦИЯСЫ 2. 1 Металл толқынөткізгіш

Металл толқынөткізгіш - жезден, алюминийден жасалған және ішкі жағынан күміспен немесе басқа өткізгіштігі жоғары металдармен қапталған толқын өткізгіш. Металл толқындарөткізгіш гидрооқұбырынан тұрады және толқындарды басқару принципі өткізгіш қабырғалардан ішкі шағылыстың толық көлемінде жұмыс істейді. Олар екі түрге бөлінеді: (2. 1-сурет) .

Тік бұрышты толқынөткізгіштер
Дөңгелек толқынөткізгіштер [5, c. 47] .

Сурет 2. 1 - Металл толқынөткізгіш түрлері

Диэлектрлік толқынөткізгіш

Диэлектрлік толқынөткізгіш дегеніміз - электромагниттік толқындар аз шығынмен тарала алатын диэлектрлік материалдан жасалған өзек. Диэлектрлік толқынөткізгіштің жұмыс диапазоны: $10^{9}$ . . . $10^{16}$ Гц.

Милиметрлік толқындар үшін полистирол және полиэтилен (фторопластикалық), төмен сіңіргіш, полярлы емес диэлектриктер деп аталады. Диэлектрлік толқындар диэлектриктерден тұрады және диэлектрлік интерфейстерден шағылысу электромагниттік толқындардың толқындар бойымен таралуына көмектеседі. Олар екі түрге бөлінеді: (2. 2-сурет) .

Диэлектрлік тақта толқынөткізгіштер

Оптикалық талшықтар

Сурет 2. 2 - Диэлектрлік толқынөткізгіш түрлері

Оптикалық толқын ұзындықтарына арналған цилиндрлік қималы диэлектрлік толқынөткізгіштер оптикалық талшықтар деп аталады. Оларда жиі диэлектрик тұрақтысы болады, ол толқынөткізгіштің осіне дейінгі қашықтыққа байланысты өзгереді. Мұндай толқынөткізгіштерде электромагниттік толқынның таралуы толық ішкі шағылыстың арқасында жүреді. Диэлектрлік толқынөткізгіштердің әлсіреуі омдық шығындардан (жиіліктің артуымен) және біртектілік пен иілістерге шашырауынан туындайды. (сурет 2. 3)

Сурет 2. 3 - Оптикалық диапазонға арналған талшықты диэлектрлік толқынөткізгіштің әртүрлі нұсқалары

ТОЛҚЫНӨТКІЗГІШТЕГІ ТОЛҚЫН ТҮРЛЕРІТЕ (көлденең электрлік) толқын

TE толқындары электр өрісінің бойлық компонентінің болмауымен сипатталады ( $E_{z}$ = 0) . Мұндай толқындардың бір ерекшелігі - электр және магнит өрістерінің көлденең компоненттерінің қатынасы координаталарға тәуелді емес. Бұл қатынас толқынөткізгіштің сипаттамалық кедергісі деп аталады.

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ {\ \ \ \ \ Z}_{0}^{TE} = \left \frac{E_{x}}{H_{y}} \right = \left \frac{E_{y}}{Hx} \right$ = $\frac{E_{\bot}}{E_{\bot}}$ = $\frac{\omega\varepsilon\varepsilon_{0}}{K}$ = $Z_{c\ }\frac{\bigwedge}{\leftthreetimes}$ = $Z_{c}/\sqrt{1 - ({fкр/f) }^{2}}$ (1. 3)

Магнит өрісінің бойлық компонентінің амплитудасының (толқындық коэффициентін жібермейміз) өрнегін жазайық :

$\dot{\ {\ H}_{z}}\ = iH_{0\ }cos\ (k_{x\ } + \ \varphi_{x}$ ) cos( $k_{y}y + \varphi_{y})$ (1. 4)

(1. 4) -ті ауыстырып, көлденең компоненттер үшін өрнек ала аламыз:

$Ė_{x\ } = - H_{0}k_{y}\omega\mu\mu_{0}$ cos( $k_{x}x + \varphi_{x}) \sin\left( k_{y}y + \varphi_{y} \right) /(k^{2} - K^{2})$ ;

$Ė_{y\ } = \ H_{0}k_{x}\omega\mu\mu_{0}$ sin( $k_{x}x + \varphi_{x}) \cos\left( k_{y}y + \varphi_{y} \right) /(k^{2} - K^{2}) \$ ;

$Ḣ_{x} = \ - H_{0}k_{y}Ksin\left( k_{x}x + \varphi_{x} \right) \cos\left( k_{y}y + \varphi_{y} \right) /(k^{2} - K^{2})$ ;

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Ḣ}_{y} = \ H_{0}k_{x}K\cos\left( k_{x}x + \varphi_{x} \right) \sin\left( k_{y}y + \varphi_{y} \right) /(k^{2} - K^{2})$ ; (1. 5)

Тұрақты $Н_{0}$ -ді бастапқы жағдайлардан немесе мысалы, толқын өткізгіш арқылы берілетін белгілі қуатпен анықтауға болады.

Алынған шешімнің өте маңызды нәтижесі мынада: толқындардың әртүрлі типтерінің (режимдерінің) шексіз жиынтығы толқынөткізгіште тарала алады, олардың әрқайсысы m және n сандарының белгілі бір жұп мәнімен сипатталады және белгіленеді ${TE}_{mn}$ . [6, c. 125] .

Екінші маңызды нәтиже $k_{x}$ және $k_{y}$ тұрақтыларын анықтау теңдіктен толқын ұзындығын табуға мүмкіндік береді.

${\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \leftthreetimes}_{кр} = 2/\sqrt{({m/a) }^{2} + ({n/b) }^{2}}$ , (1. 6)

бұл толқын түріне және толқынөткізгіштің өлшеміне байланысты.

ТМ (көлденең магниттік) толқын

ТМ-толқындар магнит өрісінің бойлық компонентінің болмауымен сипатталады ( $H_{z}$ = 0) . Осы толқындар үшін толқын өткізгіштің сипаттамалық кедергісі

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.