Trường điện từ và kỹ thuật Anten

Chia sẻ: Đỗ TRọng Hậu | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

212
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

- Trường điện từ là một dạng đặc biệt của vật chất. Nó tồn tại dưới dạng sóng hoặc hạt, có tác dụng tương hỗ với các hạt mang điện. Trong chân không trường điện từ truyền với vận tốc ánh sáng (3.108 m/s) - Năng lượng của trường điện từ có thể biến đổi từ dạng này sang dạng khác nhưng luôn bảo toàn Theo định luật Einstein năng lượng và khối lượng trường điện từ có quan hệ: ...

Chủ đề:

Bình luận(1) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Trường điện từ và kỹ thuật Anten

Trê ng ®iÖn tõ vµ Kü thuËt ante n Tµi liÖu tham kh¶o:Trêng ® iÖn tõ vµ truyÒn sãng - Phan Anh - NXB §HQGHN Lý thuyÕt vµ kÜ thuËt anten – Gs Ts Phan Anh – NXB khoa häc kü thuËt. Trêng vµ sãng ® iÖn tõ – Phan Anh (dÞch) – NXB §H vµ TCCN
né i dung Ch¬ng I. Sãng ®iÖn tõ vµ truyÒn s ãng Ch¬ng II. Lý thuyÕt vµ kü thuËt ante n ch¬ng III. C¸c lo¹i ante n
Ch¬ I. Sãng ® ng iÖn tõ vµ truyÒn sãng. Giíi thiÖu - Trêng ® iÖn tõ lµ mét d¹ng ® Æc biÖt cña vËt chÊt. Nã tån t¹i díi d¹ng sãng hoÆc h¹t, cã t¸c dông t¬ hç víi c¸c h¹t ng mang ® iÖn. Trong ch© kh«ng trêng n ® iÖn tõ truyÒn víi vËn tèc ¸nh s¸ng (3.108 m/s) - N¨ng lîng cña trêng ® iÖn tõ cã thÓ biÕn ® tõ d¹ng nµy sang d¹ng kh¸c nh æi ng lu«n b¶o toµn
• Theo ® Þnh luËt Einstein n¨ng lîng vµ khèi lîng trêng ®iÖn tõ cã quan hÖ: W=m.c2 (J ) W: n¨ng lîng; m: Khèi lîng (kg); c: VËn tèc ¸nh s¸ng (m/s).
HÖ ph¬ng tr×nh Maxwe ll • Ph¬ tr× Maxwell thø nhÊt: ng nh E rotH = J T = J d + ε t Trong ®ã: J T = J d + J dich : Cêng ® tõ trêng (A/m); é H : MËt ® dßng ® é iÖn dÉn (A/m2); Jd = σ E E : Cêng ® ® trêng (V/m); é iÖn ε σ : H»ng sè ® iÖn m«i (F/m); : §iÖn dÉn suÊt (S/m);
ý ng hÜa ph¬ng tr×nh Maxwe ll thø nhÊt • Tõ trêng cã thÓ ® g© ra kh«ng chØ îc y bëi dßng ® iÖn dÉn mµ do c¶ dßng ®iÖn dÞch, nghÜa lµ do sù biÕn ® cña cêng æi ® ® é iÖn trêng theo thêi gian. • T¸c dông cña dßng ® iÖn dÉn vµ dßng ® iÖn dÞch lµ nh nhau trong viÖc t¹o ra tõ trêng.
HÖ ph¬ng tr×nh Maxwe ll • Ph¬ tr× Maxwell thø hai: ng nh H rotE = − µ t Trong ®ã: µ : §é tõ thÈm cña m«i trêng (A/m);
ý ng hÜa ph¬ng tr×nh Maxwe ll thø hai • Tõ trêng biÕn ® theo thêi gian sÏ t¹o ra æi ®iÖn trêng.
HÖ ph¬ng tr×nh Maxwe ll - Ph¬ tr× Maxwell thø ba: ng nh divε E = ρ ρ : MËt ® ® é iÖn tÝch - Ph¬ tr× Maxwell thø t: ng nh divµ H = 0 ý nghÜa: Lµ hai ph¬ tr× x¸c ® ng nh Þnh mËt ® nguån é cña ® iÖn trêng vµ tõ trêng
• HÖ h¬ng tr×nh Maxwe ll ®Çy ®ñ E rotH = J d + ε t H rotE = − µ t divε E = ρ divµ H = 0
KÕt luËn • Cã biÕn thiªn cña ® iÖn trêng dÉn ® Õn cã tõ trêng biÕn thiªn vµ ngîc l¹i. • Dßng ® iÖn dÉn vµ dßng ® iÖn dÞch cã vai trß nh nhau trong viÖc sinh ra tõ tr êng. • Trong ch© kh«ng vÉn tån t¹i ® n iÖn tõ tr êng.
§Þnh lý Poynting §© lµ ® y Þnh lý vÒ sù b¶o toµn n¨ng lîng trong trêng ® iÖn tõ. Ph¸t biÓu: N¨ng lîng trêng ®iÖn tõ ch¶y qua mét ® n vÞ ® ¬ iÖn tÝch trong mét ® n vÞ thêi gian ® π dS® ¬ − dW = Q + x¸c Þnh theo c«ng thøc: îc dt S Trong ®J .E .dV Q = ã: V : C«ng suÊt tæn hao díi d¹ng nhiÖt cña dßng π =E H ® iÖn trong thÓ tÝch V. S: DiÖn tÝch mÆt giíi h¹n bëi ®êng vßng d© dÉn l. y : vecto mËt ® th«ng lîng n¨ng lîng ch¶y é
§Þnh lý Poynting ChiÒu cña vect¬poynting lµ chiÒu dÞch thuËn theo quy t¾c vÆn nótE chai tõH sang (hay quy t¾c bµn tay tr¸i) víi gãc quay nhá nhÊt. E H π N¨ng lîng trêng ®iÖn tõ ch¶y qua mét ® n vÞ thêi ¬ gian ® x¸c ® îc Þnh: π = E.H ; W/m2.
1.1. Sãng ®iÖn tõ 1.1.1. S ãng ®iÖn tõ ph¼ng a. Kh¸i niÖm: Sãng ® iÖn tõ t¹o ra c¸c vect¬E iÖn H tõ cã biªn ® ® vµ é vµ pha gièng nhau vµ hîp thµnh c¸c mÆt ® ång pha vµ ®ång biªn lµ nh÷ mÆt ph¼ng th×® gäi lµ sãng ® ng îc iÖn tõ ph¼ng. b. M«i trê ng truyÒn s ãng : - §iÖn m«i lý tëng (® ång nhÊt kh«ng tæn hao) - §ång nhÊt, cã tæn hao - B¸n dÉn. NhËn xÐt: Sãng ® iÖn tõ kh«ng lan truyÒn trong m«i trêng kim lo¹i (Fe, Cu…) c . TÝnh c hÊt: - Ph¶n x¹, khóc x¹ khi sãng truyÒn qua hai m«i trêng cã chiÕt suÊt kh¸c nhau. - NhiÔu x¹ khi bíc sãng xÊp xØ víi kÝch thíc vËt c¶n. - T¸n x¹ khi bíc sãng nhá h¬ vËt c¶n. n
1.1. Sãng ®iÖn tõ 1.1.2. Bø c x¹ s ãng ®iÖn tõ a. §Þnh nghÜa Qu¸ tr× truyÒn trêng ® nh iÖn tõ tõ nguån vµo kh«ng gian gäi lµ qu¸ tr× bøc x¹ trêng ® nh iÖn tõ. Bøc x¹ trêng ® iÖn tõ chØ x¶y ra víi nguån biÕn thiªn. b. Bøc x¹ cña dipol ® iÖn - Trêng vïng gÇn. ë khu gÇn th×c¸c thµnh phÇn ® iÖn trêng vµ tõ trêng lÖch pha nhau 900 theo thêi gian. Do ® vecto poynting ã trung b× sÏ cã gi¸ trÞ b»ng kh«ng. Chøng tá n¨ng lîng nh cña trêng vïng gÇn cã tÝnh dao ® éng. Trong mét phÇn t chu kú ® th×n¨ng lîng nµy dÞch chuyÓn tõ nguån Çu trêng ra kh«ng gian xung quanh vµ trong mét phÇn t chu kú tiÕp theo l¹i dÞch chuyÓn trë l¹i gièng nh sù trao ® n¨ng lîng trong mét m¹ch dao ® æi éng. Trêng khu gÇn cßn ® gäi lµ trê ng c ¶m ø ng vµ khu gÇn ® îc îc gäi lµ khu c ¶m ø ng .
1.1. Sãng ®iÖn tõ - Trêng vïng xa §iÖn trêng vµ tõ trêng ë vïng xa lu«n lu«n ® ång pha nhau. V×thÕ gi¸ trÞ trung b× cña vecto poynting lu«n kh¸c kh«ng nh vµ n¨ng lîng bøc x¹ ® dÞch chuyÓn tõ îc nguån vµo kh«ng gian xung quanh. Trêng ® iÖn tõ bøc x¹ ë vïng xa cã d¹ng sãng cÇu, cã vecto ® iÖn vµ tõ vu«ng gãc víi h íng truyÒn lan. Sãng ® iÖn tõ trong trêng hîp nµy ® gäi lµ sãng ® îc iÖn tõ ngang
1.1. Sãng ®iÖn tõ 1.1.3. S ãng ®iÖn tõ ®Þnh híng - Kh¸i niÖm: Sãng ® iÖn tõ ® lan truyÒn theo mét híng x¸c ® îc Þnh, tr¸nh sù ph© n t¸n n¨ng lîng theo c¸c híng kh¸c khi truyÒn th«ng tin gi÷ c¸c thiÕt bÞ a ® cuèi. ® gäi lµ sãng ® Çu îc iÖn tõ ® Þnh híng. - C¸c lo¹i hÖ ® Þnh híng: +D© song hµnh: y Gåm hai d© dÉn ® song song trong mét vá bäc. Khi ® sãng ® y Ó ã iÖn tõ ® ® îc Þnh híng bëi hÖ thèng nµy truyÒn lan ë kh«ng gian xung quanh d© dÉn. y D© song hµnh thÝch hîp sö dông ® víi d¶i sãng cã bíc sãng lín y èi (>1m). D© song hµnh ® bäc kim cã hiÖu qu¶ truyÒn dÉn cao h¬ nhiÒu y îc n s¬víi d© kh«ng bäc. y +D© ® y ång trôc: Gåm mét d© dÉn bäc trong vá bäc. Sãng ® y iÖn tõ truyÒn trong kh«ng gian gi÷ c¸c mÆt cña d© dÉn trong vµ ngoµi. a y D© ®y ång trôc cã hiÖu qu¶ truyÒn dÉn cao, cã cÊu tróc ® n gi¶n. ¬ +èng dÉn sãng: Lµ kh«ng gian® bao bäc bëi vá kim lo¹i khi kh«ng cã d© dÉn bªn îc y
1.1. Sãng ®iÖn tõ C¸c lo¹i hÖ ®Þnh híng
1.2. TruyÒn s ãng 1.2.1. C¸c vÊn ®Ò c hung vÒ truyÒn s ãng . Kh¶o s¸t vÒ sù truyÒn lan tù do cña sãng ® iÖn tõ ë d¶i v« tuyÕn ® iÖn. Vai trß th«ng tin, th«ng tin v« tuyÕn trong x· héi hiÖn ® ¹i. Nhê c¸c sãng nµy mµ cã thÓ thiÕt lËp c¸c kªnh th«ng tin v« tuyÕn víi cù ly th«ng tin rÊt lín. Mét kªnh th«ng tin thêng gåm c¸c thiÕt bÞ thu - ph¸t ® Æt ë ® cuèi ® Çu êng truyÒn vµ tin tøc ® mang ® nhê sãng îc i ® iÖn tõ lan truyÒn trong m«i trêng vËt lý trung gian gäi lµ m«i trêng truyÒn sãng. §Ó ® b¶o còng nh t¨ng chÊt lîng kªnh th«ng tin v« ¶m tuyÕn chóng ta kh«ng chØ quan t© ® tÝnh n¨ng, chÊt l m Õn îng cña thiÕt bÞ ® cuèimµ cßn ph¶i xÐt ® m«i trêng Çu Õn truyÒn sãng, lùa chän dóng ® tÇn sè c«ng t¸c còng nh ¾n chän ph¬ thøc truyÒn sãng hîp lý ng
1.2. TruyÒn s ãng - ¶nh hëng cña m«i trêng ® truyÒn sãng Õn M«i trêng cã ¶nh hëng rÊt lín ® truyÒn Õn sãng vµ g© ra c¸c hiÖn tîng: y +Suy hao sãng +Thay ® híng vµ vËn tèc truyÒn sãng æi +Lµm mÐo tÝn hiÖu - Ph© lo¹i sãng: n Cã hai c¸ch ph© lo¹i: n +Theo bíc sãng: Sãng cùc dµi, sãng dµi, sãng trung, sãng ng¾n,.. +Theo ph¬ thøc truyÒn lan: Sãng trùc tiÕp, ng sãng ® sãng ® lu, sãng ® Êt, èi iÖn ly.