Прямоугольный волновод. Электрические волны.
Решение граничной задачи для E - волн ( , ) должно удовлетворять волновому уравнению для составляющей и граничным условиям на стенках волновода (считаем их идеально проводящими). Волновое уравнение в декартовой системе координат выглядит так:
Решение уравнения произведём с помощью метода разделения переменных, искомая функция представляется в виде произведения двух функций, каждая из которых зависит от одного аргумента.
(1)
Помножим данное уравнение на
Перейдём к двум уравнениям, зависящим только от одной переменной:
Преобразуем:
Оба эти уравнения принципиально одинаковы, а, следовательно, общее решение этих уравнений одинаково:
где постоянные интегрирования. Подставим эти уравнения в уравнение (1).
Продольная составляющая поля является касательной к поверхности стенок волновода. На границе с идеальным проводником касательная составляющая электрического поля равна нулю, следовательно:
где контур волновода в поперечном сечении.
Теперь будем искать из данных граничных условий:
1)
Отсюда
2)
для этого должно . Тогда , где Отсюда
3)
Отсюда
4)
для этого должно . Тогда , где Отсюда
Приведём окончательное выражение для Величины определяются мощностью источника электромагнитной энергии. нельзя определить из граничных условий, поэтому сделаем обозначение :
C учётом этого получим:
(2)
Исследуем полученное выражение. Можно заметить, что при , а так же при будет всегда . А если то такое поле нельзя назвать электрическим. Поэтому и не могут быть нулевыми, а начинаются с единицы.
показывает, сколько полуволн укладывается в волноводе по направлению оси .
показывает, сколько полуволн укладывается в волноводе по направлению оси
В связи с вышеизложенным электрические волны принято обозначать, как . Наименьший тип волн
Получим поперечные составляющие электромагнитного поля на основании формулы (2) и формул :
Данная система позволяет описать поле волны для волн.
Теперь найдём критическую длину волны для данного прямоугольного волновода:
;
Отсюда:
Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 2075;