«Ալիքատար»–ի խմբագրումների տարբերություն
Content deleted Content added
չ Բոտ: կոսմետիկ փոփոխություններ |
չ Բոտ: կոսմետիկ փոփոխություններ |
||
Տող 1.
[[Պատկեր:Waveguide_x_EM_rect_TE31.gif|thumb|աջից|Էլեկտրական դաշտը ուղղանկյուն ալիքատարի ներսում]]
'''Ալիքատար''', ռադիոալիքատար, սնամեջ կամ դիէլեկտրիկով լցված հաղորդիչ խողովակ (սովորաբար ուղղանկյուն կամ կլոր կտրվածքով), ծառայում է [[Գերբարձր հաճախություններ|գերբարձր հաճախականության]] [[էլեկտրամագնիսական ալիքներ]]ի ուղղորդված հաղորդում։
Ալիքատարը խողովակ է, որի միջով տարածվող ալիքները ինչ-որ չափով թուլանում են։ Այդ դեպքում ալիքային դաշտը կենտրոնանում է խողովակի ներսում կամ նրան հարող տարածքում։
Գերբարձր հաճախականության տեխնիկայում հաղորդման ալիքատար գծերը լայն կիրառություն ունեն։ Հաղորդման ալիքատար գծերի օգտագործման դեպքում անհրաժեշտ է իմանալ ալիքատարներում ալիքների գրգռման և տարածման միջոցները, ինչպես նաև դրանց համաձայնեցման մեթոդները։ Այս տվյալները ուղղակիորեն կախված են ալիքատարում դաշտի կառուցվածքից։
Տող 8.
# Լայնակի էլեկտրական ալիք- TE տիպի ալիքն է, որն իր տարածման, այսինքն՝ ալիքատարի առանցքի ուղղությամբ չունի [[էլեկտրական դաշտ]]ի բաղադրիչ։ Այդ տիպի ալիքի էլեկտրական դաշտի [[էլեկտրական դաշտի լարվածություն|լարվածության վեկտորը]] գտնվում է ալիքատարի առանցքին ուղղահայաց մակերևույթում, իսկ [[մագնիսական դաշտ]]ի [[մագնիսական դաշտի լարվածություն|լարվածության վեկտորն]] ունի երկայնակի բաղադրիչ։ Այդ պատճառով ալիքների այդ տիպը հաճախ անվանում են H տիպի։
#
# 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։
Տող 53.
Տատանումների ցանկացած տիպի համար z առանցքով տեղափոխված հզորությունը կորոշվի՝ որպես Պոյնտինգի վեկտորի երկայնակի բաղադրիչի միջին արժեքի ինտեգրալ, որ վերցված է ալիքատարի լայնակի հատույթով։<br />
<center>P=∫dx∫Պ<sub>մz</sub>dy</center>
Գտնենք H (վեկտոր) տիպի ալիքի Պ (վեկտոր) երկայնակի բաղադրիչը։ Էլեկտրական դաշտի միակ բաղադրիչը՝ Ė- ը կլինի՝
<center>Ė<sub>y</sub>=E<sub>max</sub>sin(πx/a)e<sup>-jhz</sup> </center>
որտեղ Emax -ը էլեկտրական դաշտի լարվածության ամպլիտուդի մեծագույն արժեքն է, որը առկա է ալիքատարի կենտրոնական հատույթում, երբ x=α/2 ։
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 72.
=== Ալիքի կրիտիկական երկարություն ===
Ալիքատարում ալիքի կրիտիկական երկարությունը վերին սահմանն է, որի դեպքում էներգիան տարածվում է ալիքատարում։ Ուղղանկյուն ալիքատարի համար ալիքի կրիտիկական երկարությունը որոշվում է
:<math> \lambda_{kr}= \frac{2 \sqrt{\varepsilon \mu}}{\sqrt{(\frac{m}{a})^2+(\frac{n}{b})^2}}</math>
բանաձևով, որտեղ a-ն և b-ն ալիքատարի լայնական հատույթի չափերն են, m-ը և n-ը՝ դրանց վրա տեղավորվող կիսաալիքների թիվը<ref>[http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/OP_KV_EL/ELEK_POL_VOL/METOD/POPOVA/WEBUMK/frame/1_7.htm Ալիքատարների կրիտիկական չափերը]</ref>, ε-ը՝ ալիքատարի միջավայրի [[դիէլեկտրիկ թափանցելիություն|դիէլեկտրիկ]], μ-ն՝ [[մագնիսական թափանցելիություն|մագնիսական]] թափանցելիությունները։
Տող 123.
տեղափոխվում է որպես միասնություն V արագությամբ: Ակնհայտ է, որ հոսանքի ուժագծերը միշտ փակ են:
[[Պատկեր:Հոսանքի ուժագծերի պատկերը.jpg||200px|Հոսանքի ուժագծերի պատկերը]]
նկ.1
Տող 132.
Այսպիսով, ալիքատարի պատին ճեղքը ճառագայթում է այն դեպքում եթե այն հատում է հոսանքի ուժագծերը:
[[Պատկեր:Ճեղքերը ալիքատարի պատերին.jpg||200px|Ճեղքերը ալիքատարի պատերին]]
նկ.2
Տող 219.
<small>Կլոր ալիքատար</small>
Ինչպես և ուղղանկյուն ալիքատարում, պատկերի հաղորդականությունը համարում ենք անվերջ մեծ, ալիքատարը՝ z առանցքով
համասեռ և ընդունում, որ ներսում վակում է։Դիտարկենք էլեկտրական և մագնիսական տիպի ալիքների տարածումը այդպիսի համակարգում։
Տող 289.
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։
Տող 296.
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.
Տող 309.
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.
Տող 318.
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
Տող 340.
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]]
f>>fկր, ապա λ≈c/f=λ,
այսինքն ալիքատարում ալիքի երկարությանը հաճախության մեծացման դեպքում մոտենում է ազատ տարածության ալիքի երկարությանը – նկ. 3:
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]]
| |||