Κυματοδηγοί Waveguides

Transcript

1 Κυματοδηγοί Waveguides

2

3

4 ρυθμός-τρόπος-mode

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38 Κυματοδηγοί (a)ορθογώνιοι (b)κυκλικοί (c) Ορθογώνιοι κυκλικής εξωτερικής διατομής

39

40 Αντανάκλαση σε αγώγιμη επιφάνεια Modes USA Europe Transverse Electric (TE) Transverse Magnetic (TM) H M

41 Επίπεδα κύματα (Plane Waves) σε αγώγιμη επιφάνεια λ λ n p = = λ sinθ λ cosθ V p = fλ fλ = sinθ p = V c sinθ

42 Στάσιμα κύματα κατά μήκος βραχυκυκλωμένης γραμμής μεταφοράς Περισσότερες θέσεις Βραχυκυκλώματος

43 Ανακλάσεις κατά μήκος ενός κυματοδηγού παράλληλου επιπέδου 2 n m a λ = Μήκος κύματος αποκοπής α λ θ θ λ θ λ 2 cos 2 cos 2 ) cos / ( m m m a = = = 2 2 ) 2 / ( 1 cos 1 sin α λ λ θ λ θ λ λ m p = = = m a m a m α λ λ λ = = =

44 ) / ( 1 )] (1/ [ 1 )] 2 / ( [ 1 λ λ λ λ λ λ λ α λ λ λ = = = p p m Ταχύτητα διάδοσης και φάσης στον κυματοδηγό 2 sin sin c p g c c p g v v v v v v v = = θ θ ( ) 2 0 / 1 λ λ λ λ = = f f v p p ( ) / 1 1 = = = = λ λ λ λ c g c c p c p c g v v v v v v v v v

45 Παράδειγμα Ένα κύμα μεταδίδεται σε κυματοδηγό παραλλήλων επιπέδων, με συνθήκες όπως αυτές που συζητήσαμε. Η συχνότητα είναι 6GHz και η απόσταση των επιπέδων είναι 3cm. Να υπολογιστούν (α) Το μήκος κύματος αποκοπής για το κυρίαρχο mode (β) Το μήκος κύματος μέσα στον κυματοδηγό, επίσης για το κυρίαρχο mode (γ) Τις αντίστοιχες ταχύτητες διάδοσης και φάσης. (α) 2 3 λ = α = 2 m 1 0 = 6cm (β) λ = 10 v c 3 10 = = 5 cm 9 f 6 10 Επειδή το μήκος κύματος στο κενό είναι μικρότερο από το μήκος κύματος αποκοπής εδώ, το κύμα θα διαδοθεί και μπορούμε να υπολογίσουμε όλες τις άλλες ποσότητες. Εφόσον το αποτέλεσμα εμφανίζεται σε όλους τους υπόλοιπους υπολογισμούς, είναι βολικό να υπολογιστεί πρώτο. Την ποσότητα αυτή την ονομάζουμε ρ.

46 Τότε έχουμε = = = λ λ ρ cm p p = = = λ λ sec / m v v c g = = = ρ sec / m v v c p = = = ρ

47

48 Ο τρόπος (mode) ΤΕ1,0 κατά μήκος ορθογώνιου κυματοδηγού Πρότυπα κοινών τύπου πεδίων τετραγωνικών κυματοδηγών

49 Πρότυπα κοινών τύπου πεδίων σε κυκλικούς κυματοδηγούς

50 END

51 TE10 (H10) and TM11 (E11) modes in square cross section waveguide. The magnetic field lines are GREEN, the electric field lines are RED, and the currents in the guide walls are BLUE. Πτυχωτοί κυματοδηγοί. (α) Μονή πτυχή, (b) Διπλή πτυχή.

52 Μέθοδοι διέγερσης κοινών τύπου πεδίων σε ορθογώνιους κυματοδηγούς. (α) ΤΕ1,0 (b) ΤΕ2,0 (c) ΤM1,1 (d) ΤΕ1,1 The following photograph shows a home-made waveguide formed from a tin can, used as an antenna for a 2.4 GHz signal in an "802.11b" computer communication network. The coupling element is a quarter-wave stub: nothing more than a piece of solid copper wire about 1-1/4 inches in length extending from the center of a coaxial cable connector penetrating the side of the can

53 Σύζευξη βρόγχου και καθετήρα. (α) Σύζευξη βρόγχου και ισοδύναμο κύκλωμα, (b) Σύζευξη καθετήρα και ισοδύναμο κύκλωμα Σύζευξη σχισμής και ροή ρεύματος στα τοιχώματα του κυματοδηγού για τον κυρίαρχο τρόπο λειτουργίας.

54 Σύζευξη σε κυματοδηγούς με ομοαξονικές γραμμές μέσω (α) σχισμής, (b) κωνικού τμήματος (α) Επίπεδη φλάντζα, (b) σύζευξη φλάντζας.

55 Διατομή συναρμογής φλάντζας τύπου τσοκ, (b) όψη άκρου φλάντζας τύπου τσοκ. Περιστρεφόμενη σύνδεση, που δείχνει τις γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου.

56 Στροφές και γωνίες κυματοδηγού. (α) Η- επιπέδου στροφή, (b) Η-επιπέδου αιχμηρή γωνία, (c) Ε-επιπέδου διπλά-αιχμηρή γωνία.

57 Μεταβατικά στοιχεία κυματοδηγού. (α) Κυκλικό με ορθογώνιο κωνικό στοιχείο, (b) 90 στροφή. Συνδέσεις τύπου ταυ και τα αντίστοιχα ισοδύναμα κυκλώματα.(α) Η-επιπέδου Τ, (b) E- επιπέδου Τ.

58 Υβριδική σύζευξη τύπου -Τ (μαγικό -Τ) Διατομή του μαγικού Τ, δείχνοντας το επίπεδο συμμετρίας.

59 Εφαρμογή του μαγικού Τ στο front-end δέκτη μικροκυμάτων. Υβριδικό δακτυλίδι (rat race). (a) Εικονογραφική όψη, (b) σχέδιο και διαστάσεις

60 Διαφράγματα κυματοδηγού και αντίστοιχα ισοδύναμα κυκλώματα. (α) Χωρητικό, (b) αγώγιμο, (c) συντονισμός (προοπτική όψη). α) Άκρα κυματοδηγού, (b) συναρμογέας 2 κοχλιών, (c) ρυθμιστής 3 κοχλιών

61 Αντιστάσεις κυματοδηγού. (α) Απλή κωνικότητα: (b) διπλή κωνικότητα. Εξασθενητής κινητού πτερυγίου.

62 Εξασθενητής flap. Μετασχηματισμός από ορθογώνιο κυματοδηγό που μεταδίδει τρόπο ΤΕ1,0 σε κοιλότητα συντονισμού που ταλαντώνεται με (a) τρόπο ΤΕ1,0,1 (b) τρόπο ΤΕ1,0,2.

63 Κοιλότητες συντονισμού με επανείσοδο Σύζευξη κοιλότητας με τη δέσμη ηλεκτρονίων.

64 Καθοδηγητικός συζεύκτης δύο οπών. Επίδραση μαγνητικών πεδίων σε περιστρεφόμενο ηλεκτρόνιο. (a) Μόνο πεδίο (b) dc και RF μαγνητικά πεδία

65 Απομονωτήρας περιστροφής τύπου Faraday (α) Διατομή, (b) Mέθοδος λειτουργίας. Απομονωτής απορρόφησης συντονισμών (τελικό άκρο).

66 Κυκλοφορητής φερίτη (α) Σχηματικό διάγραμμα, (b) Κυκλοφορητής τεσσάρων πυλών τύπου Faraday. Κυκλοφορητής φερίτη Υ. (a) Σχηματικό διάγραμμα (b) αναλυτική απεικόνιση κυκλοφορητή ταινιογραμμής με ομοαξονικά τερματικά.

67 Κατασκευή διόδου. Βάσεις διόδου κυματοδηγού. (a) Απλή (b) Ρυθμιζόμενη

68 Μέθοδος εισαγωγής τοπικού ταλαντωτή σε μίκτη διόδου μικροκυμάτων Συμμετρικός μίκτης υβριδικού Τ (μαγικού Τ)

69 Σωλήνας αερίου (TR). (a) Μοντέρνος εμπορικός σωλήνας(b) απλοποιημένη διατομή. Διακόπτης διόδου PIN.

70 Σχηματικό διάγραμμα διακόπτη φερρίτη. (a) Εκπομπή (b) λήψη. Duplexer για radar