Վիքիպեդիա

«Ալիքատար»–ի խմբագրումների տարբերություն

Դիտել պատմությունը
← Նախորդ տարբՀաջորդ տարբ →
Content deleted Content added
ՎիզուալԵլատեքստ
չ փոխարինվեց: ` → ՝ (7) oգտվելով ԱՎԲ
չ clean up, փոխարինվեց: → (150), ): → )։ (9) oգտվելով ԱՎԲ
Տող 11.
# Լայնակի մագնիսական ալիք- TM տիպի ալիքն է, որը մագնիսական դաշտի բաղադրիչ չունի իր տարածման ուղղությամբ։ Այդ տիպի ալիքի մագնիսական դաշտի լարվածության վեկտորը գտնվում է ալիքատարի առանցքին ուղղահայաց գտնվող մակերևույթում, իսկ էլեկտրական դաշտի լարվածության վեկտորն ունի լայնակի բաղադրիչ։ Այդ պատճառով ալիքի այդ տիպը հաճախ կոչում են E տիպի ալիք։
 
Ալիքատարներում, ինչպես որոշակի պարամետրեր ունեցող համակարգերում, հնարավոր է դիսկրետ(ոչ շատ ուժեղ կլանման դեպքում) [[Տատանողական համակարգեր|տատանումների համակարգի]] գոյությունը։ Յուրաքանչյուր տեսակի ալիք տարածվում է ըստ իր [[փուլային արագություն|փուլային]] և [[խմբային արագություն|խմբային]] արագությունների։ Բոլոր տեսակի ալիքները ունեն կորուստներ, քանի որ նրանց փուլային արագությունը կախված է [[հաճախություն]]ից։ Պաշտպանված ալիքատարներում փուլային արագությունը սովորաբար գերազանցում է ազատ տարածությունում տարածվող նույնատիպ ալիքի արագությանը (լույսի, ձայնի արագություն):։ Այդպիսի ալիքները կոչվում են ''արագ'': Իսկ չպաշտպանված ալիքատարներում նրանք կարող են անցնել ալիքատարի պատերի միջով և դուրս գալ շրջակա միջավայր։ Այդպիսի ալիքները կոչվում են ''[[վազող ալիքներ|վազող]]'':
[[Պատկեր:Falowod linia pomiarowa.jpg|thumb|Ալիքատարային չափիչ սարք (չափիչ գիծ)՝ ԳԲՀ հաղորդման գծով էլեկտրական դաշտի տարածումն ուսումնասիրելու համար]]
Էլեկտրամագնիսական ալիքը կարելի է ուղղորդել տարածության մեջ անվերջ հաղորդիչ հարթության միջոցով։ Էլեկտրամագնիսական էներգիան տարածության մեջ ավելի լավ կարելի է սահմանափակել, եթե հաղորդիչ հարթությանը զուգահեռ, նրանից մի որոշակի տարածության վրա տեղադրվի երկրորդ հարթություն այնպես, որ ալիքները տարածվեն միայն այդ հարթությունների արանքում։ Այդպիսի ուղղորդող համակարգը կոչվում է ''երկհարթային ալիքատար'':
Տող 42.
Ալիքի տիպի ինդեքսները որոնք, համապատասխանաբար m և n, H<sub>10</sub> ալիքի համար m=1 n=0 հնարավոր արժեքներն են։ Ինդեքսները նշանակում են, որ ալիքատարի լայնքով (x առանցքի գծով) տեղավորվում է դաշտի մեկ կանգուն կիսաալիք, իսկ (y առանցքի գծով) դաշտի կազմարարների ամպլիտուդները մնում են անփոփոխ։<br />
H<sub>10</sub> [[կրտիկական երկարություն]]ը , որը ալիքի առավելագույն կրտիկական երկարությունն է, որը հավասար է 2a։
ալիքատարային ալիքի պատկերացմանը, որպես ալիքատարի պատերից անդրադարձող հարթ ալիքների անվերջ հաջորդականություն (նկ.3):։
 
Ալիքատարում էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան կարելի է բաժանել երկու տեսակի.
Տող 62.
Ինտեգրենք, հաշվի առնելով, որ<br />
<center>ʃsin<sup>2</sup>(πx/a)dx=a/2</center>
Կստանանք<br />
<center>P=(E<sub>max<sup>2</sup></sub>ab)/(480π)√1-((λ<sub>0</sub>)/2a)<sup>2</sup></center>
 
Տող 93.
Ռադիոհաճախային էլեկտրական ալիքատարերը մշտապես օգտագործվում են [[ռադիոլոկացիոն կայան]]ներում, արագացուցիչներում։ Ձայնային ալիքատարերը օգտագործվում են նավերում, կրկնօրինակելով էլեկտրոնային խոսակցական մեխանիզմները նրանց խափանման ժամանակ։
 
Ուղղանկյուն մետաղյա ալիքատարը ուղղանկյուն հատույթ ունեցող խողովակ է, որը ծառայում է որպես հաղորդման գիծ։ Հատույթի լայն պատի չափը նշանակենք a,իսկ նեղ պատինը՝b: z առանցքի ուղղությամբ, որով տարածվում են էլեկտրամագնիսական ալիքները, ալիքարատը անվերջ երկար ենք համարում(նկ.1):Ենթադրենք։Ենթադրենք նաև, որ ալիքատարի ներսում օդ է կամ վակուում, այսինքն՝ մի նյութ, որի ε<sub>a</sub>=ε<sub>0</sub>,µ<sub>a</sub>=µ<sub>0</sub> : Գործնականում հենց այդպես էլ լինում է։
Ալիքատարի պատերը համարվում են իդեալական հաղորդիչ, այսինքն՝ պատրաստվում են σ=∞ տեսակարար ծավալային հաղորդականությամբ նյութից։ Այսպիսով, ալիքատարում կորուստներ չկան։
[[Պատկեր:Նկ.1.png|կենտրոն]]
a-ի և b-ի արժեքները ընդհանուր առմամբ չափվում է միլիմետրերով։ Առավել տարածված են 23х10 մմ և 8х16 մմ չափերով ՈՒԱ-ները։ ՈՒԱ-ների հիմնական հատկությունները, որոնց հետևանքով նրանք լայն կիրառություն ունեն ԳԲՀ տեխնիկայում, հետևյալն են.
1.Ամբողջական պաշտպանություն, քանի որ ՈՒԱ-ները հանդիսանում են փակ կառույց, այդ դեպքում արտաքին դաշտը չի թափանցում ներս և ՈՒԱ-ում տարածվող ալիքների դաշտը ոչ մի կերպ չի ազդում շրջապատող առարկանների վրա;
2.Ալիքների քիչ մարում;
3.Հզորության բարձր արժեք, որը ՈՒԱ-ն դարձնում է անփոխարինելի( ռադարային կայաններում և այլուր):։
ՈՒԱ-ի թերությունը այն է, որ նա պետք է ունենա մեծ զանգված և չափեր, որոնք սահմանափակում են ՈՒԱ-ների օգտագործումը երկրի արհեստական արբանյակների և այլ տիեզերական սարքավորումների մեջ։ Չնայած, ժամանակակից տեխնոլոգիաները թույլ են տալիս պատրաստել ՈՒԱ-ներ պլաստիկից՝ ներքին մակերեսը արծաթի շերտով պատելու միջոցով, որոնց շնորհիվ ՈՒԱ-ի զանգվածը զգալիորեն փոքրանում է։
 
Սեփական ալիքներ են անվանում ազատ ներդաշնակ էլեկտրամագնիսական ալիքները իդեալական պատերով ՈՒԱ-ում։ Եվ ՈՒԱ-ն լցված է դիէլեկտրկով՝ առանց կորուստների։
 
ՈՒԱ սեփական ալիքների դաշտերը սահմանելու համար անհրաժեշտ է որոշել Հելմհոլցի համասեռ հավասարումը՝ կապված էլեկտրական Ėm և մագիսական Ḣm դաշտերի լարվածությունների կոմպլեքս ամպլիտուդների հետ.
ΔĖm+k2 Ėm=0 (1)
ΔḢm+k2 Ḣm=0
Սահմանային պայմանների դեպքում՝ իդեալական պատերով ալիքատարում.
Ėmτ=0
Ḣmʟ =0 (2)
 
որտեղ k – ն ալիքային թիվն է ազատ տարածությունում-k=ω/c;
Ėmτ և Ḣmʟ - էլեկտրական և մագնիսական դաշտի լարվածության կոմպլեքս ամպլիտուդների տանգենցյալ և նորամալ բաղադրիչներն են։
(1)-(2) լուծուներով կարելի է ներկայացնել Օz առանցքի երկայնքով տարածվող ալիքների տեսքը.
Ėm(x,y,z)=Ėm(x,y)e-ißz (3)
Ḣm (x,y,z)= Ḣm (x,y)e-ißz
 
Ėm(x,y) և Ḣm (x,y) ֆունկցիաները նկարագրում են ՈՒԱ-ի լայնակի հատույթով դաշտի բաշխումը։ Տեղադրելով(5.3)-ը (5.1)-ի մեջ, ստանում ենք երկչափ հավասարում այդ ֆունկցիաների գտնելու համար.
ΔʟĖm+k2 Ėm=0 (4)
ΔʟḢm+k2 Ḣm=0
kʟ2= k2-ß2- լայնակի ալիքային թիվ։
(4) վեկտորական հավասարումը վերածենք սկալյար հավասարման Ėm(x,y) և Ḣm (x,y) դաշտերի x,y և z բաղադրիչների համար, այսինքն ՈՒԱ սեփական ալիքի դաշտի գտնելը հանգեցնում է Հելմհոլցի 6 սկալյար հավասարումների լուծմանը՝ ՈՒԱ լայնակի կտրվածքում։ Սահմանային պայմաններին բավարարելու համար անհրաժեշտ է իմանալ իդեալական հաղորդիչ պատերի վրա լիցքերի և հոսանքի բաշխվածությունը, որը մեզ նախօրոք հայտի չէ։ Այդ իսկ պատճառով սկալյար հավասարումների լուծումը կարելի է ստանալ միայն Emz և Hmz դաշտերի երկայնակի բաղադրիչների համար, քանի որ նրանք բավարարում են պարզ պայմանների.
Emz=0,∂Hmz∕∂n=0
 
Որտեղ- ∂ ∕ ∂n ածանցյալն է ըստ ալիքատարի պատի նորմալի։
 
Հեշտ է համոզվել, որ երկայնակի բաղադրիչի համար ներկայացված խնդիրները ունեն 0-ական լուծուներ՝ Emz=0 և Hmz=0:Սրա հիման վրա տարբերում ենք ՈՒԱ սեփական ալիքների 2 տեսակ՝ E-ալիքներ, որը ՈՒԱ սեփական այն ալիքներն են, որոնք ունեն էլեկտրական դաշտի լայնակի բաղադրիչ, իսկ Hz=0: H-ալիքներ, որոնք ՈՒԱ սեփական այն ալիքներն են, որոնք ունեն երկայնակի՝Hz բաղադրիչ, իսկ Ez=0: E-ալիքներին անվանում են նաև էլեկտրական կամ լայնակի-մագնիսական ալիքներ (ТМ-ալիքներ):։ Н-ալիքներին համապատասխանաբար անվանում են մագնիսական կամ լայնակի-էլեկտրական։ Երկրորդ անվանումը արտահայտում է այն փաստը, որ Е-(Н-) ալիքների մագնիսական (էլեկտրական) դաշտի վեկտրները ընկած են ՈՒԱ լայնակի կտրվածքի հարթության մեջ ( z=const նկար 1-ում):։ ՈՒԱ սեփական ալիքները, որոնցում Ez≠0 և Hz≠0 կարելի է ներկայացնել E - և H-ալիքների վերադրման տեսքով։ Այդպիսի ալիքներին անվանում են հիբրիդային։
Դաշտի լայնակի բաղադրիչները.
Ėmτ=x0 Ėmx +y0 Ėmy
Ḣmτ=x0Ḣmx+y0Ḣmy
 
Եվ այսպես, ՈՒԱ սեփական ալիքի դաշտի հաշվարկը հանգեցնում է 2 խնդիրների լուծմանը.
E-ալիքներ
∆ʟEmz+ kʟ2Emz=0 (6)
Emz=0 պատերին
H-ալիքներ
∆ʟHmz+ kʟ2Hmz=0 (7)
∂Hmz∕∂n=0 պատերին
 
Օգտագործելով փոփոխականների բաժանման մեթոդը, հեշտ է ստանալ(6)-ի և (7)-ի լուծումները, սահմանային պայմաններին բավարարման դեպքում x=(0; a) և y=(0; b) (նկար 1): ։ Ėmz= Ė0sin(nπx∕a)sin(mπy∕b) (8)
Ḣmz=Ḣ0cos(nπx∕a)cos (mπy∕b)
որտեղ Ė0 և Ḣ0 հանդիսանում են դաշտի ամպլիտուդները։
n և m – ամբողջ թվեր են։
Դաշտի մնացած բաղադրիչները որոշվում են դիֆերենցելով Emz կամ Hmz ՝համաձայն (5)-ի։ Յուրաքանչյուր ամբողջ թվային զույգին համապատասխանում է ՈՒԱ դաշտի իր բաժանումը, այսինքն (n,m) հավաքածուն որոշում է ալիքատարում սեփական ալիքի տիպը։ Այլ խոսքով, գոյություն ունեն բազմաթիվ E- և H-տիպի ալիքներ։ Նրանց համար ընդունել ենք հետևյալ նշանակումը՝ Enm և Hnm:[[Պատկեր:ՈՒղղ,ալիքատար.jpg]]
 
(8)-ից հետևում է, որ E-ալիքների համար Ėmz= 0,երբ n=0 կամ m=0: Այդ կերպ, Enm ալիքները գոյություն ունեն միայն n և m>0 դեպքում։ H –ալիքների համար, երբ n=m=0՝ Ḣmz =const, այդ դեպքում Ėmt= 0, Ḣmt =0: Հետևաբար, H00 ալիքներ գոյություն չունեն :Բայց այդ ինդեքսներից որևէ մեկը (n կամ m)կարող է հավասար լինել 0-ի, այսինքն հնարավոր ալիքների տիպեր են H0m և Hn0:
 
Որոշենք պայմաններ, ըստ որի a և b չափերով ՈՒԱ-ում կարող են տարածվել տվյալ հաճախությամբ ալիքի տիպ։ Ինչպես նշված է վերևում, ալիքատարում տարածվող ալիք կարող է գոյություն ունենալ հետևյալ անհավասարությանը բավարարելու դեպքում՝ k>kլ, այսինքն. K= 𝞈∕c> kʟ=((nπ/a)2+(mπ/b)2)1/2:
Այդ դեպքում հաճախությունը պետք է բավարարի հետևյալ անհավասարությանը՝ 𝞈< 𝞈կր, որտեղ
𝞈կր =c((nπ/a)2+(mπ/b)2)1/2:
𝞈կր տյվալ տիպի ալիքի կրիտիկական հաճախություն։ 𝞈< 𝞈կր դեպքում (n, m) ինդեքսներով ալիքը տարածվել չի կարող։ Կրիտիկական հաճախությունը աճում է n և m ինդեքսների աճի հետ մեկտեղ։ Մինիմալ 𝞈կր ունեցող ալիքը անվանում են հիմնական ալիք (հիմնական տիպի ալիք):։ Մնացած ալիքներին անվանում են բարձր կարգի ալիքներ։ Քանի որ a –ն երկար պատի չափն է, ապա 𝞈կր–ի արտահայտությունից հետևում է, որ ՈՒԱ հիմնական ալիքների մոտ՝n=1, m=0: Պարզ է, որ այդ H-ալիքը H10-ն է, քանի որ E-տիպի ալիքի m>0: H10-ի կրիտիկական հաճախությունը,𝞈կր (H10)=cπ/a=>fկր(H10)=𝞈կր/2π=c/2a:
Ալիքատարի տեսության մեջ օգտագործվում է նաև ալիքի կրիտիկական երկարություն հասկացությունը, և համապատասխանաբար ազատ տարածության կրիտիկական հաճախություն՝λկր=c/fկր։ H10 Ալիքների համար λկր=2a - հավասար է ՈՒԱ լայն պատի երկարության կրկնապատիկին։
Հիմանական ալիքի կրիտիկական հաճախությունից փոքր հաճախությունների դեպքում ՈՒԱ-ում ալիքային պրոցես տեղի չի ունենում։ Տվյալ իրավիճակում ալիքատարին անվանում են սահմաններից դուրս գտնվող։ Այդպիսի ալիքատարը ներկայացնում է անվերջ թվով մարող ալիքների վերադրում (8), համապատասխանաբար տարբեր մարման գործակիցներ.
αmn=((nπ/a)2+(mπ/b)2-k2)1/2 (10):։ [[Պատկեր:Ուղղանկյուն ալիքաատար.jpg]]
 
Ալիքատարում ալիքի երկարությունը որոշվում է հետևյալ արտահայտությամբ՝λ=2π/ß: Այս արտահայտության մեջ տեղադրելով ß-ն, կստանանք.
λ=λ/(1-(λ/ λկր))1/2
Նշենք հետևյալ առանձնահատկությունները.
1.Ալիքատարում ալիքր երկարությունը մեծ է ազատ տարածության ալիքի երկարությունից ՝λ=c/f ալիքի միևնույն հաճախության դեպքում;
2.Երբf→fկր, λ→∞ - դաշտը մոտենում է սինֆազին; [[Պատկեր:Նկ2.png]]
Տող 166.
 
Ալիքի գծային արտահայտությունից կարելի է ստանալ բանաձև ՈՒԱ սեփական ալիքի փուլային արագության հաշվարկի համար.
νnm=𝞈 ∕ ß=𝞈 ∕ 2π λ=c/(1-(fկր/f)2)1/2:
ՈՒԱ սեփական ալիքների փուլային արագությունը մեծ է լույսի արագությունից, այդ իսկ պատճառով ՈՒԱ սեփական ալիքներին անվանում են արագ ալիքներ։ ՈՒԱ սեփական ալիքի խմբային արագությունը (էներգիայի տարածման արագությունը) չի համընկնում փուլի հետ.
νխմբ=d𝞈∕dß= c/(1-(fկր/f)2)1/2:
Խմբային արագությունը փոքր է լույսի արագությունից, f=f,vгр=0 ,այսինքն ալիքային պրոցեսը վերանում է։ Նշենք որ, vгр և vnm կախված են հաճախությունից, հետևաբար ՈՒԱ առաջանում է դիսպերսիա։ Մեծ հաճախությունների դեպքում , խմբային և փուլային արագությունները ալիքատարում լցված դիէլեկտրիկում ձգտում են լույսի արագությանը։ Փուլային արագության ձգտելը անվերջության f→fկր դեպքում, պայմանավորված է նրանով, որ երբ f<fկր ՈՒԱ-ում տատանումները դառնում են սինֆազ։
 
Իրական ալիքատարներում տեղի է ունենում էլեկտրամագնիսական էներգիայի կորուստ, ինչի արդյունքում էլ նկատվում է ալիքների մարում։ Այս պրոցեսը բնութագրվում է կորուստների գծային հզորությունը։
[[Պատկեր:Նկ3.png]]
 
Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/wiki/Ալիքատար» էջից