Основные определения

ЭУМК

ТЕХНИЧЕСКАЯ Электродинамика

Практическое занятие 1

Теоретическое введение

Основные определения.

Линия передачи - СВЧ устройство, ограничивающее область распространения электромагнитных колебаний и направляющее поток электромагнитной энергии к нагрузке.

Линии передачи используются для передачи мощности от генераторов к потребителям (рис. 1.1а), для реализации резонансных систем - объемных резонаторов и колебательных контуров с распределенными параметрами, для трансформации (преобразования) полных сопротивлений нагрузок, для объединения между собой отдельных СВЧ устройств.

Линия передачи называется однородной, если поперечное сечение линии заполнено однородной средой.

Как правило, линии передачи используются в режиме распространения волны основного типа, имеющей наименьшую критическую частоту.

Рис. 1.1. а - линия в режиме передачи мощности от генератора к нагрузке;

б — распределения тока и напряжения в линии в режиме смешанных волн.

Линия передачи называется регулярной, если вдоль этой линии неизменны геометрия ее поперечного сечения и электромагнитные свойства заполняющих ее сред.

При передаче мощности в согласованную (неотражающую) нагрузку в регулярной длинной линии присутствует единственная волна, бегущая в направлении от генератора к нагрузке (ее называют падающей).

При несогласованной нагрузке появляется еще одна волна - отраженная, которая распространяется от нагрузки к генератору.

Если в линии существует только единственная волна, распространяющаяся от генератора к нагрузке, то режим работы тракта называется режимом бегущей волны.

Если в линии присутствуют две волны одного типа бегущие навстречу друг другу (падающая и отраженная), то режим работы линии называют режимом смешанных волн.

Если амплитуды падающей и отраженной волн одинаковы, режим называют режимом стоячих волн.

Отношение поперечной составляющей поля Е к поперечной составляющей поля Н в линии с бегущей волной заданного типа называется характеристическим сопротивлением линии для рассматриваемого типа волны.

При описании режима работы тракта обычно используются понятия напряжения и тока. Однако напряжение и ток в линии могут быть однозначно определены только в случае, если поле волны в линии потенциально. Это свойственно волне основного типа в линиях с двумя и более изолированными проводниками (волна типа Т в коаксиальной, двухпроводной, четырехпроводной, полосковой линиях). В круглых, прямоугольных и другой формы металлических волноводах, диэлектрических волноводах для волн любого типа ток и напряжение нельзя ввести однозначно и, если их вводят, то только условно, оговаривая при этом способ их вычисления.

Волновое сопротивление – отношение напряжения к току в поперечном сечении линии с бегущей волной заданного типа. Оно может быть определено однозначно, если однозначно определены напряжение и ток. В остальных случаях оно может быть введено так же как напряжение и ток только условно.

Мощность, переносимая каждой волной в линии, определяется путем интегрирования вектора Пойнтинга по поперечному сечению, через которое переносится энергия волны в линии.