Kỹ thuật ANT & Truyền sóng_C6

Chia sẻ: ̶ɥ̶̶u̶̶ı̶̶ɯ̶ ̶u̶̶ɐ̶̶ʌ̶ ̶ƃ̶̶u̶̶o̶̶n̶̶ɥ̶̶d̶ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

230
lượt xem 102
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ống dẫn sóng (Waveguides): Giới thiệu, Sóng TEM, TE vàTM, Ống dẫn sóng hình chữnhật: Tần sốcắt (CutoffFrequency), Sựtruyền sóng trong ống dẫn sóng (WavePropagation), Vận tốc truyền sóng (WaveVelocity), Trở kháng sóng. Hộp cộng hưởng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật ANT & Truyền sóng_C6

Ống dẫn sóng (Waveguides) • Giới thiệu • Sóng TEM, TE và TM • Ống dẫn sóng hình chữ nhật – Tần số cắt (Cutoff Frequency) – Sự truyền sóng trong ống dẫn sóng (Wave Propagation) – Vận tốc truyền sóng (Wave Velocity) – Trở kháng sóng –… • Hộp cộng hưởng
Waveguide components Waveguide to coax adapter Rectangular waveguide Waveguide bends E-tee Figures from: www.microwaves101.com/encyclopedia/waveguide.cfm
More waveguides http://www.tallguide.com/Waveguidelinearity.html
Một số đặc điểm • Tổn hao thấp – Ở tần số cao – Công suất lớn • Không thể hoạt động ở tần số thấp hơn một tần số xác định. – Có thể ứng dụng như một bộ lọc thông cao • Có dạng tròn (circular) hoặc chữ nhật (rectangular)
Waveguides Circular Rectangular • Sóng lan truyền trong các waveguide waveguide đường dây truyền sóng là sóng TEM hoặc gần TEM. • Trong ống dẫn sóng, sóng lan truyền ở mode TE hoặc TM. • Ứng với mode sóng, tồn tại Tần số giới hạn Dielectric Waveguide Optical Fiber
Ống dẫn sóng hình chữ nhật • Xét ống dẫn sóng hình chữ nhật có kích thước trong a x b, • Trong Ống dẫn sóng, sóng sẽ ở mode TE hoặcTM. – In TE modes, the electric field is transverse to the direction of propagation. – In TM modes, the magnetic field that is transverse and an electric field component is in the propagation direction. • Mode truyền hình thành trong ống dẫn sóng quy định cho cấu hình trường trong ống dẫn sóng, và được ký hiệu qua 2 chỉ số: TEmn và TMmn. – m chỉ số lượng nửa bước sóng dọc theo trục x – n chỉ số lượng nửa bước sóng dọc theo trục y • Một mode riêng biệt chỉ được hỗ trợ khi tần số lớn hơn tần số cắt của nó. Tần số cắt được tính bởi: 2 2 2 2 ⎛m⎞ ⎛n⎞ ⎛m⎞ ⎛n⎞ 1 c +⎜ ⎟ = , c = 3 ×108 m/s fcmn = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ ⎜⎟ ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ 2 με 2 μr ε r 1 1 1 1 c u= = = = με μ o μ r ε oε r μ oε o μr ε r μr ε r
Tần số cắt: For air μr = 1 and ε r = 1 2 2 c ⎛m⎞ ⎛n⎞ 2 2 ⎛m⎞ ⎛n⎞ c = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ fcmn fcmn = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 2 ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ 2 μr ε r where c = 3 ×108 m/s Location of modes: 2b=a Table 7.1: Some Standard Rectangular Waveguide Waveguide a b t fc10 freq range Designation (in) (in) (in) (GHz) (GHz) WR975 9.750 4.875 .125 .605 .75 – 1.12 WR650 6.500 3.250 .080 .908 1.12 – 1.70 WR430 4.300 2.150 .080 1.375 1.70 – 2.60 WR284 2.84 1.34 .080 2.08 2.60 – 3.95 WR187 1.872 .872 .064 3.16 3.95 – 5.85 WR137 1.372 .622 .064 4.29 5.85 – 8.20 WR90 .900 .450 .050 6.56 8.2 – 12.4 WR62 .622 .311 .040 9.49 12.4 - 18
Phaân boá tröôøng trong oáng daãn soùng, mode TE10
• Mode: TE10 and TE20 – In both cases, E only varies in the x direction; since n = 0, it is constant in the y direction. – For TE10, the electric field has a half sine wave pattern, while for TE20 a full sine wave pattern is observed.
Caùc mode soùng khaùc:
Example Let us calculate the cutoff frequency for the first four modes of WR284 waveguide. The guide dimensions are a = 2840 mils and b = 1340 mils. Converting to metric units we have a = 7.214 cm and b = 3.404 cm. 2 2 c ⎛m⎞ ⎛n⎞ where c = 3 ×108 m/s = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ fcmn 2 ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ TM11 3 x108 m c s 100cm = 2.08 GHz TE10: f c10 = = TE10 TE20 TE01 TE11 2a 2 ( 7.214cm ) 1m 3 x108 m 2.08 GHz 4.16 GHz 4.41 GHz 4.87 GHz c s 100cm = 4.41 GHz TE01: f c 01 = = 2b 2 ( 3.404cm ) 1m c TE20: f c 20 = = 4.16 GHz a 3 x108 m 2 2 ⎛ ⎞⎛ ⎞ 100cm 1 1 s TE11: fc11 = ⎟ +⎜ = 4.87 GHz ⎜ ⎟ ⎝ 7.214cm ⎠ ⎝ 3.404cm ⎠ 1m 2
Rectangular Waveguide Example For air c = 3 ×108 m/s
Sự lan truyền sóng trong ống dẫn sóng Sự lan truyền sóng trong ống dẫn sóng có thể được xem là sự lan truyền của một cặp sóng TEM. Vận tốc truyền sóng là uu, chỉ số u chỉ ra rằng điều kiện truyền không bị giới hạn bởi thành ống. Trong không khí, uu = c.
mλ 2 sin θ = a uu 2a λ= sin θ = m f λc, ứng với: θ = 90° uu 2a λc = = m fc 2 2 c ⎛m⎞ ⎛n⎞ ⇒ fcmn = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ 2 ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ λ f sin θ = =c λc f
Vận tốc sóng TEM 1 1 1 1 c Phase velocity uu = = = = με μ o μ r ε oε r μoε o μr ε r μr ε r up Wave velocity where c = 3 ×108 m/s Group velocity Vận tốc pha: uu up = uu () up = 2 fc cos θ 1− f Beach Point of contact cos θ = 1 − sin θ = 1 − ( f c f ) 2 cos θ = u p Phase velocity 2 2 Wave velocity uu Vận tốc nhóm uG = uu cos θ uG Group velocity () 2 fc uG = uu 1 − f uu Ocean
Hệ số pha: Phase velocity () 2 fc up βG = βu / 1 − Wave velocity f Group velocity Chiều dài bước sóng: 2 λG = λu 1 − ⎛ c ⎞ f ⎜ f⎟ ⎝ ⎠ Trở kháng sóng: Tỉ số giữa thành phần điện trường ngang và thành phần từ trường ngang. TE mode TM mode ηu 2 ⎛f ⎞ Z mn = TE , Z mn = ηu 1 − ⎜ c ⎟ . TM 2 ⎛ fc ⎞ ⎝f⎠ 1− ⎜ ⎟ ⎝f⎠
Rectangular Waveguide Example
Rectangular Waveguide Example Let’s determine the TE mode impedance looking into a 20 cm long section of shorted WR90 waveguide operating at 10 GHz. From the Waveguide Table 7.1, a = 0.9 inch (or) 2.286 cm and b = 0.450 inch (or) 1.143 cm. 2 2 Mode Cutoff Frequency Mode Cutoff Frequency c ⎛m⎞ ⎛n⎞ = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ fcmn 2 ⎝ a ⎠ ⎝b⎠ TE10 6.56 GHz TE10 6.56 GHz 13.12 GHz Rearrange TE01 TE01 13.12 GHz TE20 13.13 GHz TE11 14.67 GHz TE11 14.67 GHz TE20 13.13 GHz TE02 26.25 GHz TE02 26.25 GHz TM11 TE10 TE01 TE20 TE11 TE02 26.25 GHz 6.56 GHz 13.12 GHz 14.67 GHz 13.13 GHz At 10 GHz, only the TE10 mode is supported!