![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Електродинамічні характеристики імпедансних поверхонь
Імпедансні поверхні (імпедансні структури) широко застосовують у радіозв'язку, радіолокації та техніці НВХ (надзвичайно високі хвилі). У [6] відзначається, що імпедансні поверхні використовуються у пристроях, в яких відбувається обмін енергіями між електромагнітним полем та зарядженими частками. Найбільше застосування імпедансні структурі знаходять в антенній техніці у якості розв'язуючих антенних пристроїв. Застосування швидко змінюючихся імпедансів дозволяє створювати таки прилади як антени, розв’язуючі структури с покрашеними характеристиками. При дослідженні особливостей взаємного впливу антен та електродинамічних властивостей структур просторової розв’язки, до яких відносяться імпедансні поверхні, багато авторів [2,3,7] розглядають дві антени приймальну та передавальну ступінь взаємодії яких, характеризують коефіцієнтом зв’язку, що визначається формулою:
де Р пер - потужність, що підведена до передавальної антени; Р пр - потужність на навантажені приймальної антени. Іноді використовують обернену величину, яка має назву коефіцієнта просторової розв'язки антен і визначається за наступною формулою:
Коефіцієнт просторової розв'язки показує, наскільки послаблюється потужність на виході приймальної антени порівняно з потужністю на вході передавальної антени. Коротко розглянемо основні способи зменшений коефіцієнта зв'язку антен, тобто збільшення величини розв'язки, Найбільш поширеним способом є застосування екранів різної форми (плоских, випуклих), які розташовують в просторі поміж антенами [8,9]. Екрани можуть бути як добре провідними, так і поглинаючими, до того ж, щоб досягти малого коефіцієнта зв'язку вони повинні мати значні розміри. Інший ефективним способом є застосування антен зі спеціальним розподіленням полів в апертурі антени, яке забезпечує мінімум взаємного зв'язку при збереженні необхідних направлених властивостей антени [10,11]. Різновидом останнього способу можна назвати метод, що полягає у створенні необхідного розподілення поля в просторі поміж антенами шляхом розміщення додаткових випромінювачів поблизу апертур антен, які потрібно розв'язати. Одним з основних є також спосіб, який полягає у розміщенні в області поміж антенами імпедансних структур просторової розв’язки антен (далі - розв’язувальні структури). При цьому створюється таке перерозподілення електромагнітного поля у просторі поміж антенами, яке призводить до зниження коефіцієнта зв'язку в деякій області частот.
Під імпедансними структурами зазвичай розуміють такі структури. електродинамічні властивості поверхонь яких можуть бути охарактеризовані так званими імпедансними граничними умовами. Імпедансні граничні умови відбивають зв'язок між дотичними складовими векторів електричного та магнітного полів на поверхні розділення двох середовищ у тому разі, коли поле в одній з них носить характер плоскої хвилі, що іде всередину за напрямком нормалі до поверхні розділення. Хвильовий опір Під поверхневим імпедансом розуміють комплексне число, що зв’язує поміж собою дотичні складові електричного та магнітного полів на поверхні розділення двох середовищ. Також використовують поняття стороннього поверхневого імпедансу, де «сторонній», стосовно до імпедансу, означає, що його величина ніяким чином не залежить від виду й структури падаючого електромагнітного поля, а визначається тільки формою та властивостями поверхні самого тіла. Імпедансні граничні умови записують наступним чином:
де
Єдине рішення задач з імпедансними граничними умовами забезпечується тому разі; якщо величина Граничні умови (1.3), що також називають умовами Леонтовича-Щукіна, мають застосування на границі розділення двох середовищ у тому випадку, коли одне з них має, наприклад, велику провідність (або велике значення електричної чи магнітної проникності), а також на поверхні деяких спеціальним електродинамічних конструкцій. При цьому для неплоских поверхонь потрібно, щоб радіус їхньої кривизни значно перевищував довжину хвилі.
Прикладами таких спеціальних поверхонь можуть бути: 1).Однорідний півпростір, в якому параметри середовища такі [6], що, або
2) Ідеально провідна площина без втрат, що покрито шаром діелектрика, як це показано на рисунку 1.1. При виконанні умов [6]:
де
Рисунок 1.1 - Ідеально провідна площина без втрат, яку покрию шаром діелектрика 3) Ребриста структура, яка представляє собою ряд паралельних канавок, що прорізанні в добре провідній (металевій) поверхні та рисунок 1.2
Рисунок 1.2 - Ребриста структура, яка складається з сукупності канавок прямокутного перегину Період такої структури t та ширина канавки d повинні задовольняти умовам t «
де W - хвильовий опір двопровідної лінії, яку утворено перетином канавки. 5). Ребристо-стержнева структура, що представляє собою сукупність вузьких канавок та стержнів, які розташовані на провідній поверхні. 6) Анізотропний шар на ідеально провідній поверхні. 7) Вздовж намагнічена феритова пластина на ідеально провідній поверхні. 8) Прозорий діелектричний шар. Усі перераховані вище поверхні характеризуються поверхневим імпедансом.
Рисунок 1.3 Відображення імпедансу на комплексній площині
У тому випадку, коли тіло, що розглядається, не містить в собі сторонніх джерел (пасивне середовище) умова фізичної реалізації поверхневого імпедансу полягає в тому, що його реальна частина не є від'ємною, тобто:
Rе(
Умова (1.5) означає, що середнє за період значення вектора Пойнтинга поблизу поверхні розділу двох середовищ має відмінну від нуля складову, яка направлена всередину тіла. Знак рівності відповідає відсутності теплових втрат в тілі. Отже, значення поверхневого імпедансу, які можна фізично реалізувати, лежать у правій півплощини рисунка 1.3 [1]. В електродинаміці і теорії розповсюдження радіохвиль прийнята наступна термінологія [1]. - якщо Іm( - якщо Іm( - слабко індуктивний імпеданс 0 < arg ( - сильно індуктивний імпеданс - сильно ємнісний імпеданс – Наведена термінологія не є формальною, а є вельми істотною, тому що електромагнітні хвилі по різному розповсюджуються над поверхнями з різним за характером імпедансом. Так, середній та слабкий індуктивний характер поверхневого імпедансу сприяє виникненню поверхневої хвилі, що призводить до збільшення коефіцієнта зв'язку При дуже великому значенні індуктивного імпедансу відбувається зрив поверхневої хвилі, і коефіцієнт зв'язку зменшується. При ємнісному характері поверхневого імпедансу поверхнева хвиля не тільки не виникає, а навпаки, відбувається «віджимання» хвиль від поверхні [1].
В [13] введено числову характеристику розв’язуючих властивостей імпедансних структур, на відміну від коефіцієнта зв'язку антен, який водночас з властивостями структур враховує й параметри антен. Розглянемо наступну ситуацію. Нехай є передавальна антена, яка розташована або у вільному просторі, або на деякій поверхні. Область, в якій розташована приймальна антена, позначимо через δ. Нехай поміж передавальною антеною та областю δ розташовано розв’язувальну структуру з поверхневим імпедансом Нехай вектор вектора Під коефіцієнтом придушення розуміють величину, яка визначається формулою [13]:
де Відзначимо, що замість вектора Таким чином, коефіцієнт придушення характеризує розв’язувальні властивості структури з поверхневим імпедансом
1.2 Задача аналізу електродинамічних характеристик імпедансних структур 1.2.1 Постановка задачі Вирішення задачі аналізу електродинамічних характеристик розв'язувальних структур, зазвичай, розглядається на прикладі двомірної моделі розв'язувальної структури у вигляді імпедансної смуги і інтегрального рівняння длящільності струму [6], яке отримане у [14]. Розглянемо коротко виведення інтегрального рівняння для щільності струму на імпедансній смузі відповідно до [6]. Нехай на нескінченному ідеально провідному екрані, який розташовано в площині ХОУ. є імпедансна смута, яка лежітьу площині екрана в межах
Рисунок 1.4 - Імпедансна смуга у площині екрана Припускається, що поверхневий імпеданс у площині z = 0 дорівнює нулю при Т<у<0 та відрізняється від нуля при 0 ≤ у ≤Т, а також, у напрямку вісі y імпеданс змінюється повільно, а в напрямку вісі х - постійний. Нехай в об'ємі V над площиною ХОУ розташовані сторонні магнітні струми, ділення яких не залежить від координати х. Отже, задача, яка розглядається, є двомірною. Розглянемо випадок, коли джерелом є нитка магнітного струму. При цьому електромагнітне поле має складові
де
На решті площині ХОУ, де
Поле над площиною ХОУ можна описати за допомогою електричних магнітних векторних потенціалів:
де
Об’ємні щільності електричних та магнітних струмів в (1.9) складаються зі сторонніх струмів, що задані в об’ємі V, та струмів, які наведені на імпедансній смузі і екрані, до того ж наведені струми будуть поверхневими. Наведені електричні струми існують як на імпедансній смузі, так і на екрані, а наведені магнітні струми течуть тільки в межах імпедансній смуги. В якості функцій Гріна
де Запишемо вирази для векторів електромагнітного поля:
Використавши вирази (1.9), (1.11) та граничні умови (1.7), запишемо інтегральне рівняння для електричного поверхневого струму:
Рівняння(1.12) є вихідним для наступного вирішення задачі аналізу імпедансної смуги з поверхневим імпедансом. 1.2.2 Математична модель задачі аналізу Нехай нитки магнітного струму сторонніх джерел розташовані в площині XOY при
де
Рисунок 1.5 - Імпедансна смуга в площині ХОУ З урахуванням сказаного, вираз (1.12) можна переписати в вигляді:
Введемо наступні позначення
де З урахуванням введених позначень вираз(1.13) прийме наступний вигляд:
Відношення (1.14) при заданому розподіленні імпедансу Запишемо коефіцієнт придушення струму в деякій області
де Коефіцієнт η характеризує ступінь придушення струму в деякій області ідеально провідної площині за рахунок наявності імпедансної смуги. Задача аналізу розв'язувальних властивостей імпедансних структур полягає у знаходженні величини η при різному характері імпедансу на смузі.
|
||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 266; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.143.108 (0.057 с.) |