Patariu.lt   Studijos   N-18   Sapnininkas   Receptai

Bangolaidžiu perduodama galia ir nuostoliai jame

Bangolaidžiu perduodama galia. Elektrodinaminėmis sistemomis perduodama galia priklauso nuo Pointingo vektoriumi aprašomo elektromagnetinio lauko galios srauto dydžio. Elektro­magnetinis laukas ir jo galios srautas yra ne­tolygiai pasiskirstę ban­golaidžio skerspjūvyje. Todėl, norint apskai­čiuoti išilgai bangolai­džio perduodamą galią, pirmiausia reikia ap­skaičiuoti galią, per­duodamą per nedidelį jo skerspjūvio elementą dS (9.9 pav., a): ;                                                                                                                 (9.77) čia П– Pointingo vektoriaus projekcija į z ašį (išilginę bangolaidžio ašį). Apskai­čiuosime Пz dydį. Į lygtį  įrašę   ir ,  gausime:                                                      (9.78) Paskutinysis (9.78) lygties narys, kaip lygiagrečių vektorių vektorinė sandauga, yra lygus nuliui. Antrasis ir trečiasis nariai duoda skersinius vektorius. Jie aprašo elektromagnetinę energiją, kuri stovinčiųjų bangų pavidale blaškosi tarp šoninių bangolaidžio sienelių. Pirmasis narys aprašo išilginį vektorių:         .                                            (9.79) Tada bangolaidžiu perduodama vidutinė galia:                                                                                     (9.80) Įvertinę, kad , galime parašyti:  ;                                                            (9.81) čia  – bangolaidžio banginė varža sklindančioms bangoms: E bangoms , o H bangoms . Taigi bangolaidžiu perduodamos elektromagnetinės bangos galia priklauso nuo skersinių elektromagnetinio lauko komponenčių, bangolaidžio skerspjūvio ir bangolaidžio banginės varžos. Text Box: 9.10 pav. Paviršiaus nelygumų įtaka paviršinei varžai, kai įsiskverbimo gylis didesnis už nelygumų aukštį (a) ir mažesnis už nelygumų aukštį (b)Energijos nuostoliai bangolaidyje. Bangolaidžių gamyboje naudojami geri laidi­ninkai. Jų laidis yra didelis, bet ne be galo didelis. Dėl to realiuosiuose bangolaidžiuose gaunami sklindančios elektromagnetinės energijos nuostoliai. Realiajame bangolaidyje sklindančių bangų elektromagnetinio lauko skaičiavimas yra griežtai matematiškai neiš­spręstas kraštinis elektrodinamikos uždavinys, kai . Elektromagnetinio lauko stip­ris, bangos slopinimo koeficientas ir kiti bangos parametrai realiajame bangolaidyje skaičiuojami pagal artutines formules. Artutinė teorija remiasi tuo, kad praktiškai nau­dojamų bangolaidžių sienelių laidis yra didelis, o nuostoliai  ilgio atkarpoje, palyginti su perduodamų virpesių galia, yra nedideli. Elektromagnetinė banga labai negiliai įsi­skverbia į radioelektronikoje dažniausiai naudojamus laidininkus, o jų paviršinė varža yra labai mažas dydis. Be to, paviršinė varža labai priklauso nuo bangolaidžio vidinio paviršiaus apdoro­jimo. Jeigu paviršiaus nely­gumų dydis yra daug ma­žesnis už įsiskverbimo gylį , tai šie nelygumai neturi didesnės įtakos ban­golaidžio sienelių paviršinei varžai (9.10 pav., a). Tačiau priešingu atveju (9.10 pav., b), kai nelygumų aukštis yra didesnis už elektromagnetinės bangos įsiskverbimo gylį , jie turi įtakos paviršinės varžos dydžiui. Pailgėja srovės kelias ir paviršinė varža padidėja apytikriai  kartų. Tai įvertinama įvedant efektyvaus savitojo laidžio sąvoką. Iš 9.1 lentelės matome, kad vario savitasis laidis yra didžiausias, tačiau jis labai lengvai oksiduojasi. Dėl to mažėja jo efektyvusis laidis. Todėl varis nuo oksidacijos apsaugomas padengiant jį plonu sidabro sluoksniu. Taigi labai aukšto dažnio radioelektroninių įtaisų laidininkus sidabruoja norėdami apsaugoti juos nuo oksidacijos. Iš 9.1 lentelėje pateiktų skaičių matome, kad aukštadažninės elektromagnetinės bangos įsiskverbimo gylis į gerus laidininkus yra mikrometro ir jo dešimtųjų dalių dydžio, o šių laidininkų paviršinė varža – šimtosios omo dalys. Dėl to srovės pasiskirstymas realiojo bangolaidžio sienelėse yra labai artimas jos pasiskirstymui idealiojo bangolaidžio sienelėse. Realiojo bangolaidžio elektromagnetinis laukas skaičiuojamas, taikant idealiajam bangolaidžiui išvestas formules. Taikant ribines sąlygas tangentinei magnetinio lauko komponentei, apskaičiuojama bangolaidžio sienelėmis tekanti paviršinė srovė. Toliau, įvertinant bangolaidžio sienelių laidį, apskaičiuojama jų paviršinė varža. Pagal paviršinės srovės tankį ir paviršinę varžą apskaičiuojama nuostolių bangolaidžio sienelėse galia, slopinimo koeficientas ir kiti parametrai. Aptartasis metodas yra nuoseklaus artėjimo metodo dalinis atvejis. Bangolaidyje su nuostoliais elektrinio lauko stipris priklausomai nuo koordinatės kinta pagal  dėsnį, o perduodama galia – pagal  dėsnį.

9.1 lentelė.               Dažniausiai radioelektroninių įtaisų konstrukcijose
taikomų laidininkų parametrai

Laidininkas Savitasis laidis  Įsiskverbimo gylis
Paviršinės varžos aktyvioji komponentė
Efektyvioji savito­jo laidžio reikšmė
Sidabras 6,1.107 0,37 0,044/ 2,2.107
Varis 5,7.107 0,39 0,047/ 3,5.107
Aliuminis 3,2.107 0,51 0,061/ 2,0.107
Žalvaris 1,6.107 0,73 0,086/ 1,4.107
Lydmetalis 0,7.107 1,1 0,130/ 0,6.107

Įvertinę, kad , gausime perduodamos galios pokytį  ilgio bangolaidžio atkarpoje:

Iš gautos formulės išplaukia, kad
                                                                                                               (9.82)
Taigi, norint apskaičiuoti slopinimo koeficientą, reikia apskaičiuoti galios nuostolius  ilgio bangolaidžio atkarpoje (9.9 pav., b). Pradžioje apskaičiuosime nuostolius bangolaidžio paviršiaus elemente . Jie aprašomi lygtimi:
                                                                                    (9.83)
Pagal ribines sąlygas paviršinės srovės tankis yra lygus tangentinėms magnetinio lauko komponentėms bangolaidžio paviršiuje . Tai įvertinę, (9.83) išraišką integruojame išilgai bangolaidžio perimetro:

Iš pastarosios formulės gausime nuostolių galią bangolaidžio ilgio vienetui:
                                                                                                       (9.84)
Įrašę į (9.82) lygtį (9.81 ) ir (9.84), gausime slopinimo koeficiento išraišką:
                                                                              (9.85)
(9.85) formulėje integralai apytikriai išreikšti tokiomis sandaugomis:
    ir    ;
čia  – suvidurkinta Hm2reikšmė bangolaidžio perimetre, o  – suvidurkinta reikšmė bangolaidžio skerspjūvyje.
Iš (9.85) išplaukia, kad slopinimo koeficientas priklauso nuo paviršinės varžos ir bangolaidžio banginės varžos santykio, nuo bangolaidžio skerspjūvio formos ir bangos elektromagnetinio lauko struktūros. Slopinimo koeficientas bus mažesnis ban­golaidžiams, kurių skerspjūvio perimetro ir ploto santykis mažesnis, taip pat bangoms, kurių magnetinis laukas koncentruojasi bangolaidžio viduryje, o prie bangolaidžio sie­nelių magnetinio lauko intensyvumas nedidelis.

Share on Facebook

Hey.lt - Nemokamas lankytoj� skaitliukas