bài giảng trường điện từ chương 7

CHƯƠNG 7: ỐNG DẪN SÓNG VÀ
HỘP CỘNG HƯỞNG

1. Ống dẫn sóng
2. Hộp cộng hưởng

7:30 AM

Chương 7

1

Ống dẫn sóng
Là các ống kim loại rỗng có tiết diện khác nhau, bên trong có thể nhét
đầy các chất điện môi đồng nhất khác nhau hoặc không khí hay chân
không
Các dạng trường trong ống dẫn sóng:
TM(E): được gọi là trường từ ngang hay điện dọc khi Ez ≠ 0, Hz = 0.
TE(H): được gọi là trường điện ngang hay từ dọc khi Ez = 0, Hz ≠ 0.
TEM: Ez = 0, Hz = 0.

7:30 AM

Chương 7

2

1


Ống dẫn sóng chữ nhật

Ống dẫn sóng chữ nhật là một ống kim loại rỗng, thẳng, có tiết diện ngang
hình chữ nhật, bên trong có chứa điện môi đồng nhất hoặc không khí.
Trường từ ngang TM(E)

=
=−

=−

=ω

−

=

=

=−

+

=
=
a, b: kích thước ống dẫn sóng theo trục x, y
7:30 AM

Chương 7

3

Ống dẫn sóng chữ nhật
Có vô số kiểu sóng từ ngang TMmn như TM11, TM12, TM21, …
Không tồn tại TM00, TM01, TM10 (vì E = 0 và H = 0)
=

Trường TM11: m = 1, n = 1

+
=ω

=−
=−
=−

=

−

=
=

=

7:30 AM

Chương 7

4

2

Ống dẫn sóng chữ nhật
Trường điện ngang TE(H)
=−
=

+

=−
=ω
=

−

=
=

=
=−
a, b: kích thước ống dẫn sóng theo trục x, y
7:30 AM

Chương 7

5

Ống dẫn sóng chữ nhật
Có vô số kiểu sóng điện ngang TEmn như TE01, TM10, TM11, …
Không tồn tại TE00 (vì E = 0 và H = 0)

Trường TE01: m = 0, n = 1
=0

=

=−
=ω
=

−

=

=

=

=−
7:30 AM

Chương 7

6

3


Ống dẫn sóng chữ nhật
Bước sóng tới hạn:

=

2

2

=

Tần số tới hạn:

=

1

+
 < th  f > fth: Trường điện từ trong đường truyền có dạng sóng
chạy với biên độ không đổi dọc theo trục z. Ta gọi
trường điện từ có tính chất truyền lan.

 > th  f < fth: Trường điện từ không truyền lan dọc theo trục z
của đường truyền. Trường lúc này gọi là trường tại chỗ
hay trường địa phương.
Bước sóng trong đường truyền:

=

=
1−

7:30 AM

1−

Chương 7

7

Ống dẫn sóng chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên trong là không khí,
có a = b = 1 cm, truyền đi tín hiệu ở tần số 20 GHz. Xác định:
a)Tần số tới hạn nhỏ nhất của ống dẫn sóng?
b)Bước sóng trong ống dẫn sóng?

1

=

=

2

fth nhỏ nhất khi th lớn nhất
2

=

+

=2 =2
=
7:30 AM

=
=

1−

+

th lớn nhất khi

+

1

=

3.10 /20.10
15
1−
20

=
3.10
2.10

1

= 15

= 22,7.10

Chương 7

nhỏ nhất

= 22,7
8

4


Ống dẫn sóng chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên trong là không khí,
có a = b = 2 cm. Xác định tần số tới hạn của ống dẫn sóng cho kiểu
sóng:
a)TE10
b)TE20
c)TE30
d)Giả sử tín hiệu truyền trong ống dẫn sóng có tần số 20 GHz. Kiểu sóng
nào có thể truyền trong 3 kiểu trên? Tại sao?

Ống dẫn sóng không tổn hao lý tưởng, bên trong là điện môi lý tưởng (
= 0;  = 90). Tìm giá trị kích thước a = b để tần số làm việc f = 6 GHz
vừa đủ lớn hơn 20% tần số tới hạn của kiểu cơ bản (tức là kiểu sóng có
tần số tới hạn bé nhất) ?

7:32 AM

Chương 7

9

Ống dẫn sóng hình chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên trong lấp đầy
không khí, kích thước axb = 7cm x 4cm, kích hoạt ở tần số f = 6 GHz. Xác
định: các kiểu sóng có thể truyền trong ods ? Kiểu cơ bản và kiểu không
truyền được đầu tiên ?

Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên trong lấp
đầy điện môi (r= 1; r = 3), kích thước axb = 6cm x 3cm, kích hoạt ở
tần số f = 5 GHz. Xác định các thông số : fth, mn, t ứng với kiểu sóng:
a. TE10
b. TM11

7:47 AM

Chương 7

10

5


Ống dẫn sóng (ods) hình vuông (a = b) không tổn hao lý tưởng, bên
trong lấp đầy không khí, được kích hoạt ở tần số f = 6 GHz. Tìm khoảng
giá trị của kích thước a để kiểu TM11 truyền trong ods với hệ số an toàn là
20%. (tức là tần số kích hoạt f phải vừa đủ lớn hơn 1,2fth của kiểu TM11
và bé hơn 0,8fth của kiểu cao liền kề )

7:49 AM

Chương 7

11

6