Ясси электромагнит тўлқин ҳавода жойлашган

15 - мавзу: Тўғрибурчакли тўлқинўтказгич. Унинг асосий тўлқини. Асосий тўлқин тузилиши ва унинг параметрлари


11.1. Йўналтирувчи тизимларнинг синфланиши

Электромагнит тебранишларнинг тарқалиш ҳудудини чегараловчи ва оқимни берилган йўналишга йўналтирувчи қурилма узатиш линияси деб аталади. Бу линиялар энергияни манбадан қабул қилгичга узатиш учун қўлланилади, масалан узаткичдан антеннага, антеннадан қабул қилгич киришига ва ҳоказо. Соддалаштириш учун, йўналтирувчи тизим идеал ўтказувчи сиртга эга деб хисобланса, шу сирт орқали тўлқинларнинг йўналиш жараёнини ўтказгичдаги ток ва зарядлар орасидаги боғлиқлик орқали тушунтирса бўлади.

Узатиш линияларини икки гуруҳга ажратиш мумкин: очиқ узатиш линиялари ва ёпиқ узатиш линиялари (тўлқинўтказгичлар). Тўлқинўтказгич бир ёки бир неча туташтирилган ўтказувчи контур кўринишидаги кўндаланг кесимли ўтказувчи сиртлардан иборат узатиш линиясидир. Тўлқинўтказгич майдони ташқи қобиқ билан экранланади.
Бўш тўлқинўтказгичлардаги тўлқинларни тадқиқ қилиш қуйидаги шартлар билан бажарилади:

1. 
   тўлқинўтказгичнинг ички юзаси идеал ўтказувчи (σ = ∞);
   
2. 
   тўлқинўтказгичнинг ичи вакуумдир.
   

Бу чекловлар масаланинг моҳиятини ўзгартирмаган холда майдон тахлилини осонлаштиради, чунки тўлқин ўтказгичлар юқори солиштирма электр ўтказувчанликка эга бўлган металлдан тайёрланади, тўлқин ўтказгич ҳавоси эса ўзининг параметрлари бўйича вакуумга ўхшашдир.
Дециметрли ва сантиметрли диапазонларда асосан ёпиқ турдаги узатиш тармоқлари қўлланилади. Бу тармоқларда бутун энергия ташқи муҳитдан темир қобиқ билан ажратилган майдонда жамланган бўлади.
Коаксиал тўлқин ўтказгич, тўғри бурчакли, айланали ва эллипссимон тўлқин ўтказгичлар асосий, кенг қўлланиладиган ёпиқ турдаги узатиш тармоқларидир.
Йўналтирувчи тизимларда Т туркумли тўлқинлар (кўндаланг электромагнит тўлқинлар), Н туркумли тўлқинлар (кўндаланг электр ёки бўйлама магнитли тўлқинлар), Е туркумли тўлқинлар (кўндаланг магнитли ёки бўйлама электр тўлқинлар) тарқатилиши мумкин. Шуни қайд этиб ўтиш керакки, Т туркумли тўлқинлар фақат бир-биридан ажратилган (ўзгармас ток энергиясини узатса бўладиган) иккита ва ундан кўп ўтказгичга эга йўналтирувчи тизимларда тарқатилиши мумкин.
Ҳар қандай йўналтирувчи тизимоларда (Е ва Н туркумларига мансуб) тўлқинларнинг жуда кўп турлари мавжуд бўлиши мумкин. Уларнинг миқдори _и тўлқининг ишчи узунлигининг танланишига боғлиқ бўлади. Аммо тўлқинлар узунликларининг шундай бир соҳаси мавжудки, унда, яъни _и тўлқинининг ишчи узунлиги асосий турга мансуб тўлқинининг _кр критик узунлигидан катта ёки унга тенг (_и  _кр) бўлган тўлқин ўтказгичда электромагнит тўлқинларнинг тарқалиши мумкин эмас (ажратилган соҳа). Максимал критик узунликка эга бўлган тўлқин шу тўлқин ўтказгичдаги асосий тўлқин деб аталади. Тўлқинўтказгични тўлдирувчи материалнинг нисбий диэлектрик сингдирувчанлигидан келиб чиқиб, тўлқиннинг ишчи узунлиги қуйидаги шартдан келтириб чиқарилиши лозим

бу ерда  - генератор тўлқинининг узунлиги (эркин фазодаги тўлқин узунлиги).
Ҳавода  = 1 ва _и =  шарт бажарилади.
11.1 ва 11.2-расмларда тўғри бурчакли ва айланали тўлқин ўтказгичларда Н₁₀ ва Н₁₁ турига мансуб асосий тўлқинлар учун, 11.3-расмда эса – коаксиал тўлқин ўтказгичда Т туркумли тўлқинлар учун электр ва магнит майдонларининг оний тарқалиш манзаралари келтирилган. Бу расмларда «биздан» кетган кучланиш чизиқлари крестчалар билан, «бизга» қараб келувчи чизиқлар эса – доирачалар билан кўрсатилган.

Бир тўлқинли режимда тўлқин ўтказгичдаги тўлқин қаршилиги Z_т, фаза v_ф ва гуруҳий v_гур тезликлар ҳамда йўналтирувчи тизимдаги тўлқин узунлиги  миқдорларини қуйидаги формулалар бўйича ҳисоблаш мумкин:

бу ерда с – вакуумдаги ёруғлик тезлиги;

a ­– тўғри бурчакли тўлқин ўтказгич кенг деворининг ички ҳажми;
b – тўғри бурчакли тўлқин ўтказгич тор деворининг ички ҳажми;
D – коаксиал кабель тўқимасининг (экран қобиғининг) ички диаметри;
d – коаксиал кабель марказий симининг ташқи диаметри.