Bài giảng Chương 2 : Ống dẫn sóng

Chương 2 : Ống dẫn sóng1. Khái niệm về ods2. Ods hình chữ nhật3. Sự lan truyền sĩng trong ống dẫn sĩng 4. Các mode khác1Chương 2 : Ống dẫn sóng2Chương 2 : Ống dẫn sóng31. Khái niệm về odsĐặc điểm: ở tần số cao (>3GHz) Tổn hao thấp. Cơng suất lớn. Khơng thể hoạt động ở tần số thấp hơn một tần số xác định => cĩ thể ứng dụng như bộ lọc thơng cao. Cĩ dạng trịn hoặc chữ nhật41. Khái niệm về odsSĩng lan truyền trong đường dây truyền sĩng là sĩng TEM hoặc gần TEM.Trong ống dẫn sĩng, sĩng lan truyền chủ yếu là sĩng điện ngang TE hoặc sĩng từ ngang TM.Ứng với mode sĩng, tồn tại một tần số tới hạn.52. Ods hình chữ nhậtXét ống dẫn sĩng hình chữ nhật cĩ kích thước trong a x b, • Trong Ống dẫn sĩng, sĩng sẽ ở mode TEhoặc TM. Mode truyền hình thành trong ống dẫn sĩng quy định cho cấu hình trường trong ống dẫn sĩng, và được ký hiệu qua 2 chỉ số: TEmn và TMmn.–m chỉ số lượng nửa bước sĩng dọc theo trục x–n chỉ số lượng nửa bước sĩng dọc theo trục y• Khi tần số lớn hơn tần số cắt của nĩ, sĩng lan truyền khơng tổn hao. Tần số cắt được tính bởi:62. Ods hình chữ nhậtTần số cắt:72. Ods hình chữ nhậtPhân bố trường trong ống dẫn sĩng, mode TE10, đây là mode thường gặp trong truyền sĩng bằng ống dẫn sĩng. Nĩ duy trì tần số thấp nhất trong các mode của ống dẫn sĩng.82. Ods hình chữ nhật92. Ods hình chữ nhật103. Sự lan truyền sĩng trong ống dẫn sĩng Vận tốc truyền sĩng: Vận tốc pha: Vận tốc nhĩm:113. Sự lan truyền sĩng trong ống dẫn sĩng Hệ số pha: Chiều dài bước sĩng: Trở kháng sĩng:124. Các mode khác134. Các mode khácNhận xét :Vô số kiểu sóng TMmn : TM11, TM12, TM32 , nhưng không tồn tại TMmn ứng với m = 0 hay n = 0Vô số kiểu sóng TEmn : TE01, TE12 Nhưng TEmn ứng với m = 0 và n = 0 không lan truyền. Ví dụ: với ống dẫn sĩng chuẩn WR 90,các kích thước là: Mặt ngồi ống: 1,000x0,500 inch Độ dày thành ống: 0,500 inchVì thế kích thước bên trong thành ống là: a = 2,286 cm ; b = 1,016 cm144. Các mode khácTừ phương trình tần số cắt, ta cĩ thể xây dựng phương trình bước sĩng cắt TEmn và TMmn như sau:Bước sĩng cắt của một số mode khác nhau là: TE10: = 2a = 4,572 cm TE20: = a = 2,286 cm TE01: = 2b = 2,032 cm TE11, TM11: Vì thế c = 1,875 cmKết quả được liệt kê sau:Modec (cm)Fc (GHz)TE10TE20TE01TE11, TM114.5722.2862.0321.8576.5613.114.816.2Các khuyến nghị cho dải tần số hoạt động của ống dẫn sĩng WR 90 là từ 8,0 cho đến 12,40 GHz, và trong đĩ chỉ cĩ mode TE10 được kích hoạt động. Tất nhiên cũng cĩ thể phát tần số cao hơn vào trong ống,ví dụ nếu dùng tần số 15 GHz,thì cĩ thể tốn tại đồng thời ba mode đầu tiên trong ống 15BÀI TẬPTìm tần số cắt của 4 mode đầu tiên của ống dẫn sĩng chuẩn WR284, a = 7.214 cm và b = 3.404 cm.Tìm tần số cắt của 4 mode đầu tiên của ống dẫn sĩng a = 0.02286 m và b = 0.01524 m.Một ống dẫn sĩng chuẩn WR187, cĩ các kích thước sau: kích thước ngồi là 2,000x1,000 inch, thành ống dày 0,064 inch. Xác định tần số cao nhất cĩ thể truyền theo mode TE10. Các mode nào tồn tại nếu như tần số sĩng là 6,00GHz? Ống dẫn sĩng hình chữ nhật, bên trong là khơng khí, kích thước axb = 3 in x 1.5 in. Tìm các tần số tới hạn cho các kiểu truyền: TE10, TE01, TE11, TE20 ?Tìm khoảng tần số kích hoạt cho ods để cho phép duy nhất kiểu truyền TE10 trong ods?Ống dẫn sĩng hình chữ nhật, bên trong là khơng khí, tìm khoảng tần số kích thích mà ở đĩ chỉ cho truyền duy nhất kiểu sĩng TE10. Biết kích thước ods (axb): a. 8.64 cm x 4.32 cm, b. 2.29 cm x 1.02 cm, c. 0.71 cm x 0.36 cm.16