Parametry charakteryzujące prowadnice falowe, zwięzłe wyjaśnienia sensu fizy. I użytkowego: -długość fali w prowadnicy λg=2Π/β, β-stała fazowa linii transmisyjnej; -prędkość fazowa Vp=ω/β=λ*f=C/[1-(P*C/λ)^2]^1/2; - prędkość grupowa Vg=C*[1-(P*C/λ)^2]^1/2; -impedancja falowa: dla fali TE Zp=ω*μ/β=[(μ/ε)^1/2]*λg/λ, dla fali TM Zp=β/ω*ε=[(μ/ε)^1/2]*λ/λg; - częstotliwość odciecia fc=ωc/2Π=P*C/2Π=P/2Π*(μo*εo)=C/λc; - impedancja charakterystyczna Zo=(L1/C1)^1/2; - L-indukcyjność pełniąca f.elementu magazynującego energie magnetyczną; - C-pojemność pełniąca funkcję elekt; - R,G-elementy odpowiedzialne za straty powstające w linii, wynikające z urojonej czesci przenikalnosci zespolonej ε=ε1- jε2, upłynność pojemnośći i rezystancje szereg. Z=Zo[(R+jωL)/(G+jωC)]^1/2, dla linii bezstratnej R,G=0 mamy Zo=(L/C)^1/2Jaka jest: Długość fali w powietrzu:λ=C/f,Długość fali w prowadnicy,prędkość fazowa,względna efektywna stała dielektryczna, jeżeli mamy f i β.λ=C/f;λ=2Π/β; Vp=ω/β; Vp=C/(ε)^1/2,ε=(C/Vp)^2,C-3*10^8;Odcinek prowadnicy falowej jako obwód rezonansowy(rezonator),sens fizyczny równoważności: w przypadku odcinka rozwartego lini transmisyjnej impedancja wejściowa wokół pewnych częstotliwości zachowuje się tak samo jak impedancja szeregowa obwodu rezonansowego RLC, i wykazuje ωo= 1/(LC)^1/2, w przypadku zwarcia ma charakter równoległego obwodu rezonansowego.
Układ zastępczy transmisyjnego odcinka prowadnicy falowej: R1=1/Π*(ω*μ*m/8δ*m)^1/2*(1/a+1/b) [Ω/m]; R1=Rs/2Π*(1/a+1/b); G1=2Πδd/(ln a/b) [s/m]; L1=(μ*m/2Π)ln a/b [H/m]; C1=2Πεd/m*a/b [F/m]; L1-indukcyjność własna przypadająca na jednostkę długości jest to energia magnetyczna magazynowana przez indukcyjność L; C1-pojemność przypadająca na jednostkę długości jest to energia elektryczna magazynowana w pojemności C1; G1-kondukt. Przypadająca na jednostkę długości to przewodność strat wynikająca z dielektryka budującego linie transmisyjną; R-rezystancja strat na jedn.długości wynika ze skończonej przewodności odcinka prowadnicy falowej. .Macierz współczynników rozpraszania - Macierz rozproszenia jest jedna z postaci macierzowego zapisu zależności między prądami a napięciami lub natężeniami pól elektrycznych i magnetycznych w poszczególnych wrotach liniowego układu wielowrotnikowego. Macierz rozproszenia zwana w skrócie macierzą S , pól złożonych z wyrazów , którymi są właśnie wsp. Odbicia oraz transmitancja między poszczególnymi wrotami układu wielowrotnikowego. (b1/a1)a2=0=S11=Γ1-wsp. odbicia od wrót 1 przy a2=0 ;(b2/a1)a2=0=S21 transmisja z wrót 1 do 2 przy a2=0 ; (b1/a2)a1=0=S21 -transmisja z wrót 2 do 1prz a1=0 ;(b2/a2)a1=0=S22 =Γ2-wsp. odbicia od wrót 2 przy a1=0 b1=S11a1+S12a2 ;b2=S21a1+S22a2 [b2b1]=[S21S11 S22 S12][a1a2]
Wykres Schmita otrzymujemy z rodziny odpowiadających różnym wartością Ru, Xu naniesionych w układzie współrzednych Γr, Γi.Jest on zbudowany na siadce współrzednych wykresów współczynnika odbicia i reprezentuje zmienność znormalizowanej rezystancji i reaktancji wejściowej bezstratnej prowadnicy falowej obciążonej pewną impedancją. Środki okregów stałego Rm leżą na osi Γr ich promień zmienia się od 1 przy Rn=0 do 0 przy Rn=∞; środki okręgów stałego Xn leżą na osi Γr=1, a ich promień zmienia się od 0 przy Xn=0 do ∞ przy Xn=+-∞. Lewa strona wykresu przedstawia obszar impedancji z ujemną częścią urojoną (o charakterze pojemnościowym), a prawa strona obszar impedancji o charakterze indukcyjnym. Zaletą jest łatwe wyznaczanie za jego pomocą impedancji i rezystancji. .Superpozycja 2-óch kołowych -liniowa. Dla pola E rozchodzącego się w ośrodku bezstratnym o α=0 w kier osi z E(z,t)=Ex0 cos(ωt-βz+ϕx)ix+Ey0 cos(tω-zβ+ϕy)iy, podstawiając ψ=ωt−βz, ϕ=ϕx−ϕy- przesuniecie fazowe,E(z,t)=Ex0 cos(ψ+ϕx)ix+Ey0 cos[(ψ+ϕx)-ϕy]iy, czyli Ex(z,t)/ Ex0= cos(ψ+ϕx), Ey(z,t)/ Ey0= cos[(ψ+ϕx)-ϕy], redukując mamy Ex2(z,t)/ Ex02-2 (Ex(z,t) Ey(z,t)/ Ex0 Ey0)cosϕ+ Ey2(z,t)/ Ey02-sin2ϕ=0, krzywa 2-go rzedu a1 x 2+2a2 xy+a3 y2+a4 x+a5x+a6 =0, analizujac a1,a2,a3: wyznacznik (a1 a2, a2 a3)= a1a3 -a22 (>0 to elipsa, =0 to prosta, <0 to hiperbola). a1 =1/Ex02 , a2 =cosϕ/ Ex0 Ey0 , a3 =1/ Ey02 czyli 1/ Ex02 Ey02- cos2ϕ/ Ex02 Ey02= sin2ϕ/ Ex02 Ey02≥0 czyli elipsa albo okrąg dla 1)ϕ=0-prosta,2)ϕ∈(0,π/2)elipsa, 3)ϕ=π/2, Ex0 ,Ey0≠0,Ex0 =Ey0 -okrąg, 4) Ex0 ,Ey0≠0, Ex0 ≠Ey0-elipsa
Współczynnik odbicia i współczynnik fali stojącej. Wsp.odbicia - to stosunek zespolonych wartości (pole elektr) równoległych do płaszczyzn ośrodka składowych wektorów natężeń pól fali odbitej i padającej. Określa on ilość sygnału odbitego od obciążenia i wracającą do źródła Γ= Umax/Umin= (Zo-ZL)/(Zo+ZL) ; ΓE= -ΓH ; Współ.fali stojącej - określony jako stosunek max napięcia w linii do napięcia min p=Umax/Umin=|Emax/Emin|=(1+|Γ|)/(1-|Γ|) p=1 - brak fali stojącej →|Γ|=0 ; p=∝ - pełna fala stojąca |Γ|=1; Współ. transmisji -to stosunek natężenia pola fali przechodzącej do ośrodka drugiego do natężenia pola fali padającej na płaszczyznę ośrodka TE=1+ΓE ; TH=1+ΓH ; Współ.transmisji mocy TP=Re TE⋅H4* = 1-|ΓE|2Właściwości odcinków prowadnic falowych; wzór na impedancję wejściową odcinka bezstratnej prowadnicy ; dla linii bezstratnej R,G=0 ; α=0 - współ.tłumienia ; ν=α+jβ ; ν=0+jω(LC)^2 ; β=ω(LC)^2 - współ.fazy (stała fazowa) ; Impedancja charakterystyczna dla prowadnicy bezstratnej Zo=(L/C)^2 - ma charakter rzeczywisty ; λ= 2π/β - długość fali w linii ; νt = ω/β=1/(LC)^2 - prędkość fazowa ; Zwe=Zo⋅ (ZK+jZo⋅tgβZ)/(Zo+ZK⋅tgβZ)
Warunki graniczne na powierzchni doskonałego przewodnika. ( przebieg linii sił pola elektr. , magnet., linii przepływu prądu w przewodniku)Wew. doskonałego przewodnika nie istnieje pole elektryczne ani magnetyczne, a więc nie ma wektorów E,D,B,H. Tuż przy powierzchni idealnego przewodnika pole elektryczne ma tylko składową normalną a pole magnet. składową styczną . Na powierzchni występują ładunki powierzchniowe , których gęstość = składowej normalnej wektora indukcji elektrycznej oraz płynie tam prąd powierzchniowy , którego gęstość=składowej stycznej wektora HGęstość wnikania pola elektromagnetycznego w przewodniku (sens fizyczny , ch-ter zależności ) wnioski prakt przy projektowaniu układów mikrofalowych (grubość warstw przewodzących chropowatość) - Pod wpływem padania fali elektromag na powierzchni przewodnika część tej fali ulega odbiciu a część pochłonięciu. Wsp.odbicia ΓE=(Zf2-Zf1)/(Zf2+Zf1) ; ΓH = - ΓE Zf2 - impedancja falowa przewodnika Zf1 - impedancja falowa ośrodka z którego pochodzi fala ; TE=Zo⋅Zf2/(Zf2+Zf1) TH=Zo⋅Zf1/(Zf1+Zf2) ; δ=1/(πfμrμoδ)^2 ; Głębokość wnikania świadczy o stosunku tłumienia . Mówi on o tym na jakiej głębokości wartość amplitudy maleje e-krotnie.
Rodzaje polaryzacji: liniowa :ၦ=0,Ex0Ⴙ0, Ey0Ⴙ0,polar. linii pniowa Ex0Ⴙ0, Ey0=0 , polar. linii pozioma Ex0=0, Ey0Ⴙ0,kołowa Ex0=Ey0 ,ၦ=ၐ/2, prawoskrętna (dodatnia), lewoskrętna (ujemna), eliptyczna Ex0ႹEy0 ,ၦႹ0, Ex0Ⴙ0, Ey0Ⴙ0,prawo lub lewoskrętna zależnie od kierunku obrotu.Kąt Brewstera ၇=0czyli jeśli ၇''=0პK=1, ၢ1ၥ2cosၪp=β2ε1cosϕw, cosၪp=(ၢ2ၥ1cosၪၷ/ၢ1ၥ2),cosၪၷ=ზ1-ၭ1ၥ1ုၭ2ၥ2*sin2ϕp, ၪp=ၪB=arcsinზ(1-ၥ1ၭ2ုၥ2ၭ1)/(1-(ၥ1ုၥ2)2), Dla pol ၞ,၇ၞ=0პKၞ=1,β2μ1cosϕw=,β1μ2cosϕp, ၪp=ၪBၞ=arcsinზ(1-ၥ2ၭ1ုၥ1ၭ2)/(1-(ၭ1ုၭ2)2). Kąt całkowitego wew odbicia ၪြူာၰုဲှ, ၪcwo- przypadek graniczny tzn ၪcwo =ၪp gdy ၪၷ =ၰုဲ czyli ၢ1sinၪcwo =ၢ2sinၰုဲွၢ2 , sinၪcwo=ၢ2/ၢ1ွზဨၭ2ၥ1ုၭ1ၥ2ဩ, ၢွზဨၷၭၥဩာGdy ၪpှၪcwo, nie zachodzi transmisja do drugiego osrodka CWO może wystąpić jedynie gdy ၢ2ုၢ1<=ေ czyli √(ၭ2ၥ2ုၥ1ၭ1)ြေ Zjawisko te nie należy do polaryzacji fal K=(ၢ2ၭ1cosၪၷ)ုဨၢ1ၭ2cosၪpဩ. Pr Sneliusa pole E leży w płaszczyźnie padania Pł. Padania jest to pł utworzona przez wektor s i ၞdo pł granicznej. Pole H jest styczne Hp=Hp0exp[-jၢ1(zcosϕp+xsinϕp)]iy,Hr=၇''H=Hpoexp[-jၢ1(-zcosϕp+xsinϕp)]iy, Hw=T''H=Hpoexp[-jၢ2(zcosϕp+xsinϕp)]iy, ၇''H=H၇/Hp(przyz=0)-wsp odb,T''H=Hw/Hp(przy z=0)-wsp transmisji. Uwzgl def zmiennych związanych z falami w, p, r .Na pł gran (z=0) muszą być zachowane war gran. Pole H jest styczne do pł gran. Hst1=Hst2 dla Hpy+Hry=Hwy stąd exp(-jၢxsinၪp)+၇''Hexp(jၢ1xsinၪr)=T''H=exp(-jၢ2xsinၪw)równ to powinno być spełnione dla dowolnych x, ၢ1sinၪp=ၢ1sinၪrွၢ2sinၪwPr Sneliusa ၪp=ၪr, ၢ1sinၪpွၢ1sinၪr