47. Дайте определение линии передачи.

Линия передачи – это устройство, ограничивающее область электромагнитных колебаний и направляющая поток электромагнитной энергии в заданном направлении.

48. Перечислите основные характеристики линий передачи.

Технические характеристики ЛП:

1. Тип волны

2. Диапазон рабочих частот

3. Допустимая мощность

4. Фазовая и групповая скорости

5. Длина волны в линии

6. Волновое и характеристическое сопротивление

7. Погонное затухание

8. Дисперсионная характеристика

49. Приведите классификацию и дайте определение типов направляемых волн.

Классификация направляемых волн (по наличию продольных составляющих векторов и ):

• T-волны (TEM-волны или поперечные волны) – это волны, у которых в направлении распространения волны отсутствуют составляющие напряженностей электрического и магнитного полей.

• E-волны (TM-волны или электрические волны) – это волны, у которых в направлении распространения волны существует только составляющая вектора напряженности электрического поля.

• H-волны (TE-волны или магнитные волны) – это волны, у которых в направлении распространения волны существует только составляющая вектора напряженности магнитного поля.

• Гибридные волны (HE-волны или EH волны) – это волны, у которых в направлении распространения волны существует как составляющая вектора напряженности электрического поля, так и составляющая вектора магнитного поля.

50. Какие фазовые соотношения выполняются между продольными и поперечными составляющими векторов поля бегущей волны? Как изменяются соотношения в случае стоячей волны? Как это изменение выражается в характере вектора Пойнтинга?

• Разность фаз между продольными и поперечными составляющими поля бегущей волны равна .

• Разность фаз между продольными и поперечными составляющими поля стоячей волны равны , n-целое число; вектор Пойнтинга:

51. Выведите условие распространения направляемых волн в линиях передачи. Дайте определение критической частоты.

Линия передачи – представляет собой комбинацию направляющих поверхностей.

Из рисунка (волна в линии передачи):

Из формулы :

• k < →β – мнимое число, β = -j|β|, – реактивно затухающая волна;

• k > →β – действительное число, – распространение волны вдоль оси z;

• k = → → , .

Условие распространения направляемых волн: f > f_кр или λ < λ_кр.

Критическая частота f_кр – это частота, с которой начинается распространение волны в линии передач.

Критическая длина волны λ_кр— это наибольшая длина волны, которая может распространяться в волноводе.

52. Нарисуйте качественно зависимости длины волны типа Е или Н в волноводе и длины волны в свободном пространстве от частоты на одном графике. Обозначьте характерные точки.

Критическая частота f_кр – наименьшая частота, с которой может распространяться ЭМ волна в волноводе.

λ_л— это длина волны в волноводе;

λ— это длина волны в св. пространстве.

53. Нарисуйте качественно зависимости длины волны типа Е или Н в волноводе от длины волны в свободном пространстве. Обозначьте характерные точки.

Критическая длина волны λ_кр— это наибольшая длина волны, которая может распространяться в волноводе.

λ_л— это длина волны в волноводе;

λ— это длина волны в св. пространстве.

54. Нарисуйте качественно зависимости фазовой скорости волны типа Е или Н в волноводе и в свободном пространстве от частоты на одном графике. Обозначьте характерные точки.

Критическая длина волны λ_кр— это наибольшая длина волны, которая может распространяться в волноводе.

V _ф - фазовая скорость в свободном пространстве;

V_фл - фазовая скорость в линии передачи

55. Нарисуйте качественно зависимости фазовой скорости волны типа Е или Н в волноводе от длины волны в свободном пространстве. Обозначьте характерные точки.

Критическая длина волны λ_кр— это наибольшая длина волны, которая может распространяться в волноводе.

λ— это длина волны в св. пространстве;

V_фл - фазовая скорость в линии передачи.

56. Нарисуйте качественно зависимости характеристического сопротивления для волн типа Е и Н в волноводе и в свободном пространстве от частоты на одном графике. Обозначьте характерные точки.

Критическая частота f_кр – это частота, с которой начинается распространение волны в линии передач.

В волноводе:

- в свободном пространстве;

– для волн типа Е;

для волн типа Н;

57. Объясните концепцию парциальных волн в линиях передачи.

Е -, Н- и гибридные волны могут быть представлены в виде суперпозиции парциальных ТЕМ-волн, распространяющихся под некоторым углом к оси линии передачи (оси Z). Распространение парциальных волн в этом случае может происходить, например, вдоль ломаной линии путем многократных отражений от стенок или других элементов направляющей системы. Если направляющая система заполнена неоднородной средой, характер распространения парциальной волны может быть более сложным.

В случае Е-, Н- и гибридных волн парциальная ТЕМ-волна распространяется вдоль линии, образующей угол φ с осью Z (рис. 2). Поверхности равных фаз (ПРФ) этой волны перпен­дикулярны оси Z' и перемещаются вдоль нее с фазовой скоростью , где T - период электромагнитных колебаний. За время T каждая ПРФ, например ПРФ1-1’, переместится вдоль оси Z' на расстояние λ (расстояние 1-2). Путь, пройденный этой же ПРФ за время T вдоль оси Z, будет больше и равен расстоянию между точками 1' и 2'. Соответственно длина волны вдоль оси Z (длина волны в линии в случае Е-, Н- и гибридных волн) будет больше λ и равна λ_л = λ/cosφ.

О тсюда фазовая скорость по оси Z равна: