Дәріс. Тікбұрышты толқынжолдың жоғары типті толқындары. Беттік тоқтар. Энергетикалық сипаттамасы

Тікбұрышты толқынжолдың толқындар типінің диаграммасын салайық. (5.2) формуласы бойынша айтсақ, m мен n көп болған сайын, азаяды (6.1 суретте).

6.1 сурет –тікбұрышты толқынжолдың толқындар типінің диаграммасы

Диаграмма нақты 3 сипаттамалық аймақарға бөлінген:

1)отсечка аймағы - таралатын толқын типі болмайды;

2)бірмодалы режим – осы аймақтың ішінде тек қана типіндегі толқындар таралады;

3)көптолқынды аймақ - (негізгі тип) типімен қатар толқынжол бойымен жоғары типтегі толқындар тарала алады (олардың болуы міндетті емес, бірақ қозу тәсіліне байланысты болуы мүмкін және т.б.). Тербеліс типі неғұрлым жоғары болған сайын, оның соғұрлым аз;

Теория жүзінде толқынжол бір-толқындық режимде екідәрежелі жиілік жолағында жұмыс жасайды – расында диапазон әлдеқайда тар. кезінде жоғары типтің қозу ықтималдығы артады. кезінде толқынжолдың қабырғаларында омдық шығындары бірден артады ( кезінде толқын бар және кезінде толқыны үшін).

Іс жүзінде ұсынылатын диапазон:

1,05а .

Шындығында толқындар 50см – 1мм диапазонында (6см – 1мм диапазонында сәйкес) қолданылады. Осы диапазон толығымен толқынжолдың стандартты қимасын көрсетеді, мысалыға алсақ, 3,6х1,8 мм, 7,2х3,4 мм, 23х10 мм, 72х34 мм, сәйкесінше 4мм, 8 мм, 3 см, 10 см толқын ұзындығы үшін. Олардың өлшемдері ГОСТпен (МЕСТ- толқынжол техникасы бойынша анықтама). Схемадағы шартты графикалық белгілері суретте көрсетілген.

6.2сурет – тікбұрышты толқынжолдың шартты графикалық белгіленуі

Толқынжолды бірмодалы режимде қолданған ыңғайлы, себебі:

1)толқынжолдың көлденең габариттерінің өлшемі аз;

2)төменгі типтің толқын өрістерінің құрылымы толқынжолдың ішіне қандай да бір біртекті емес затты енгізген кезде де тұрақтылығын сақтайды (біртекті емес ортаға енген жоғары типтегілер – біртекті емес ортадан қашықтықта өшеді);

3)аяқталған құрылғылардың әсерлі жұмысын қамтамасыз ету қажеттілігі;

4)көпмодалы режимде АЖС-ның біркелкі еместігі (за счет интерференции волн разных типов с различными – вплоть до исчезновения поля на определенных частотах) ( 6.3 суретте).

Толқынның сипаттамалық кедергісі – Е және Н векторларының көлденең құраушыларының модульдерінің қатынасы:

.

Н-типтегі барлық толқындар үшін:

. (6.1)

6.3. сурет – әртүрлі режимдегі толқынның АЖС-сы: 1 – бірмодалы режим, 2 – көпмодалы режим

6.4 сурет – толқынжолдың қабырғаларында тоқтың таралуы

Өріс құрылымын қарастырған типті толқын толқынжол қабырғаларындағы тоқтың таралуына сәйкес келеді (6.4. сурет). Құрылымы екенін ескереміз, яғни сызықтарының тобы магнит өрістерінің күш сызықтарына перпендикуляр. Яғни олар 90 –қа ( ) жылжыған. Толық тоқтың сызықтары тұйыөталған ( арқылы тұйықталған): .

Толқынжолдың қоршаған кеңістікпен байланысы оның қабырғаларында тесілген саңылау арқылы іске асады. Саңылау – ұзындығы енінен әлдеқайда көп болып келетін тікбұрышты тесік (6.5.суретте). Егер саңылау электр тоғының беттік сызықтарын кесіп өтетін болса, онда ол бөлікшеге (кромка) ағатын тоқтар артық «+» зарядтар туғызады. Бөлікшенің арғы бетінде артық «-» зарядтар болады. Әрбір жарты период сайын тоқтың ағу бағыты өзгеретіндіктен саңылау сәулелендіргіш ретінде жұмыс істейді (немесе керісінше).

6.5 сурет – толқынжолдың қабырғасындағы саңылау

Егер саңылау беттік тоқтың сызықтарын кесіп өтсе сәулелену әсерлі болады. Егер саңылау найскок кесетін болса, онда электр өрісінің бойлық және көлденең құраушыларының комбмнациясы пайда болады.

Неғұрлым жоғары тип толқындары үшін өріс құрылымын салайық. толқын типі үшін үшін суретті X осі бойымен қайталау керек (қабырғасы енді болса m рет), мысалыға, толқыны (6.6.сурет).

6.6 сурет– толқын типі үшін өріс суреті

Егер толқын типін қарастырсақ, осы сурет өзгермейді, тек қана барлық құрылымы 90- қа градусқа бұрылады.

толқын типі үшін 6.7а суреті келтірілген. Кез келген типті толқын суретін типті толқын суретін m рет енді қабырға бойымен және n рет ені тар толқынжол қабырғасы бойымен қайталау арқылы алуа болады.

( ) типті электромагнитті өріс толқындарының құрылымын бұл сияқты тереңірек қарастырмаймыз. Қорытындыласақ – бәрі сияқты, тек қана шекаралық шарттар кезінде X=0, X=а. Y=0 кезінде, Y=b (Дирихленің шектік тапсырмалары). Нәтижесінде аламыз:

.

Нөлге тең емес шешімді алу үшін m және n индекстері нольден өзге сан болу керек. Е қарапайым олқын типі. Магнит өрістерінің күш сызықтары көлденең жазықтықта шеңбер туғызады, ал Е сызықтары металлға нормаль бойынша таралады, түрі жақша сияқты болады (6.6 сурет). –ден суретін алу принципі дәл –тан –ны алған сияқты болады.

Критикалық толқын ұзындығы және , Н –типті толқындар сияқты анықталады. типті толқын үшін сипаттамалық кедергі:

. (6.2)

6.6 сурет – өріс толқындарының суреті: а – ; б –

Тікбұрышты толқынжол арқылы өтетін толқын қуаты мына формуламен анықталады:

.

Егер –тың орнына құрғақ атмосфералық ауаның электр өрісінің кернеулігін қойсақ, онда шекті мүмкін болатын қуатты есептеуге болады. Егер орталық диапазон жиілігінде жұмыс істесе, онда үшдәрежелі мықтылық қорынескереміз. Беріктілікті көбейту үшін инертті газды, қысымы бар газды қолданылады.