Chương 2 : Ống dẫn sóng pdf

1
Chöông 2 : OÁng daãn soùng
1. Khái niệm về ods
2. Ods hình chữ nhật
3. Sự lan truyền sóng trong ống dẫn sóng
4. Các mode khác
2
Chöông 2 : OÁng daãn soùng
3
Chöông 2 : OÁng daãn soùng
4
1. Khaùi nieäm veà ods
Đặc điểm: ở tần số cao (>3GHz)
•
Tổn hao thấp.
•
Công suất lớn.
•
Không thể hoạt động ở tần số
thấp hơn một tần số xác định
=> có thể ứng dụng như bộ lọc
thông cao.
•
Có dạng tròn hoặc chữ nhật
5
1. Khaùi nieäm veà ods
•
Sóng lan truyền trong
đường dây truyền sóng là
sóng TEM hoặc gần TEM.
•

Trong ống dẫn sóng, sóng
lan truyền chủ yếu là sóng
điện ngang TE hoặc sóng
từ ngang TM.
•
Ứng với mode sóng, tồn
tại một tần số tới hạn.
6
2. Ods hình chữ nhật
Xét ống dẫn sóng hình chữ nhật có kích thước
trong a x b,
• Trong Ống dẫn sóng, sóng sẽ ở mode TE
hoặc TM.
•
Mode truyền hình thành trong ống dẫn sóng
quy định cho cấu hình trường trong ống dẫn
sóng, và được ký hiệu qua 2 chỉ số: TEmn và
TMmn.
–m chỉ số lượng nửa bước sóng dọc theo trục x
–n chỉ số lượng nửa bước sóng dọc theo trục y
• Khi tần số lớn hơn tần số cắt của nó, sóng lan
truyền không tổn hao. Tần số cắt được tính bởi:
7
2. Ods hình chữ nhật
Tần số cắt:
8
2. Ods hình chữ nhật

Phân bố trường trong ống dẫn sóng, mode TE10, đây là mode thường gặp trong truyền sóng bằng ống dẫn sóng.
Nó duy trì tần số thấp nhất trong các mode của ống dẫn sóng.

9
2. Ods hình chữ nhật
10
2. Ods hình chữ nhật
11
3. Sự lan truyền sóng trong ống dẫn sóng
•
Vận tốc truyền sóng:
•
Vận tốc pha:
•
Vận tốc nhóm:
12
3. Sự lan truyền sóng trong ống dẫn sóng
•
Hệ số pha:
•
Chiều dài bước sóng:
•
Trở kháng sóng:
π
ε
µ
η
120
0
0
==
u
13

4. Các mode khác
14
4. Các mode khác
Nhận xét :
°
Vô số kiểu sóng TM
mn
: TM
11
, TM
12
, TM
32
,… nh ng không tồn tại TMư
mn
ứng với m = 0 hay n = 0
°
Vô số kiểu sóng TE
mn
: TE
01
, TE
12
… Nh ng TEư
mn
ứng với m = 0 và n = 0 không lan truyền.

Ví dụ: với ống dẫn sóng chuẩn WR 90,các kích thước là:
Mặt ngồi ống: 1,000x0,500 inch
Độ dày thành ống: 0,500 inch

Vì thế kích thước bên trong thành ống là:
a = 2,286 cm ; b = 1,016 cm
15
4. Các mode khác
•
Từ phương trình tần số cắt, ta có thể xây dựng phương trình bước sóng cắt TEmn và TMmn như sau:
•
Bước sóng 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 λc = 1,875 cm
•
Kết quả được liệt kê sau:
2
2 2
1
2 2
c
m n
a b
λ
 
   
= +
 ÷
 ÷  ÷
   
 
C

λ
C
λ
C
λ
2
2 2
1
2 2
c
m n
a b
λ
 
   
= +
 ÷
 ÷  ÷
   
 
Mode
λ
c
(cm)
F
c
(GHz)
TE
10
TE

20
TE
01
TE
11
, TM
11
4.572
2.286
2.032
1.857
6.56
13.1
14.8
16.2
Các khuyến nghị cho dải tần số hoạt động của ống dẫn
sóng WR 90 là từ 8,0 cho đến 12,40 GHz, và trong đó
chỉ có mode TE10 được kích hoạt động. Tất nhiên cũng
có thể phát tần số cao hơn vào trong ống,ví dụ nếu dùng
tần số 15 GHz,thì có thể tốn tại đồng thời ba mode đầu
tiên trong ống
16
BÀI TẬP
1. Tìm tần số cắt của 4 mode đầu tiên của ống dẫn sóng chuẩn WR284, a = 7.214 cm và b = 3.404 cm.
2. Tìm tần số cắt của 4 mode đầu tiên của ống dẫn sóng a = 0.02286 m và b = 0.01524 m.
3. Một ống dẫn sóng chuẩn WR187, có các kích thước sau: kích thước ngoài là 2,000x1,000 inch, thành ống dày 0,064 inch. Xác
định tần số cao nhất có thể truyền theo mode TE10. Các mode nào tồn tại nếu như tần số sóng là 6,00GHz?
4. Ống dẫn sóng hình chữ nhật, bên trong là không 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?
5. Ống dẫn sóng hình chữ nhật, bên trong là không khí, tìm khoảng tần số kích thích mà ở đó chỉ cho truyền duy nhất kiểu sóng

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.