1 1 © TS. Lương Hữu Tuấn Trường TrườngTrường Trường điện điệnđiện điện từ từtừ từ ª Chương ChươngChương Chương 1 11 1 : Khái niệm & phtrình cơ bản của TĐT ª Chương ChươngChương Chương 2 22 2 : Trường điện tónh ª Chương ChươngChương Chương 3 33 3 : TĐT dừng ª Chương ChươngChương Chương 4 : 4 :4 : 4 : TĐT biến thiên ª Chương ChươngChương Chương 5 : 5 :5 : 5 : Bức xạ điện từ ª Chương ChươngChương Chương 6 : 6 :6 : 6 : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng 2 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 1. 1. 1. 1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm về vềvề về ods odsods ods 2. 2. 2. 2. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình chữ chữchữ chữ nhật nhậtnhật nhật 3. 3. 3. 3. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình trụ trụtrụ trụ tròn tròntròn tròn 4. 4. 4. 4. Hệ HệHệ Hệ số sốsố số tắt tắttắt tắt dần dầndần dần trong trongtrong trong ods odsods ods thực thựcthực thực 5. 5. 5. 5. Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 2 3 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 1. 1. 1. 1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm về vềvề về ods odsods ods 1.1. Hệ thống dẫn truyền đònh hướng 1.2. Tần số tới hạn & Sóng ngang 4 © TS. Lương Hữu Tuấn 1.1. 1.1. 1.1. 1.1. Hệ HệHệ Hệ thống thốngthống thống dẫn dẫndẫn dẫn truyền truyềntruyền truyền đònh đònhđònh đònh hướng hướnghướng hướng là hệ thống dẫn truyền bức xạ điện từ theo 1 hướng nhất đònh ª Khi f tăng, tổn hao (bức xạ & nhiệt) tăng theo ª Dây song hành : dải sóng m °tổn hao bức xạ tăng do kgian bức xạ không giới hạn °tổn hao nhiệt tăng do hiệu ứng bề mặt & do tổn hao đmôi ª Cáp đồng trục : dải sóng dm °tổn hao bức xạ không đáng kể do kgian bức xạ giới hạn °tổn hao nhiệt tăng ª Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng : dải sóng cm °tổn hao bức xạ không đáng kể do kgian bức xạ giới hạn °tổn hao nhiệt không đáng kể do γ th = ∞ & γ đm = 0 3 5 © TS. Lương Hữu Tuấn 1.2. 1.2. 1.2. 1.2. Tần TầnTần Tần số sốsố số tới tớitới tới hạn hạnhạn hạn & & & & Sóng SóngSóng Sóng ngang ngangngang ngang ª Tần số tới hạn f th : ° Sóng lan truyền không tổn hao khi f > f th ° Tần số tới hạn tỉ lệ nghòch với kích thước của ods Do đó ods chỉ dùng ở tần số cao ª Sóng ngang : Giả sử phương truyền là phương z Sóng điện từ tổng quát là tổng của : ° Sóng điện ngang TE : E z = 0 , H z ≠ 0 ° Sóng từ ngang TM : E z ≠ 0 , H z = 0 6 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 1. 1. 1. 1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm về vềvề về ods odsods ods 2. 2. 2. 2. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình chữ chữchữ chữ nhật nhậtnhật nhật Giả sử ods có : tiết diện hcn, chiều dài rất lớn, không tổn hao (γ th = ∞ & γ đm = 0), biến thiên điều hòa 2.1. Thiết lập phương trình & điều kiện biên 2.2. Sóng từ ngang TM 2.3. Sóng điện ngang TE 2.4. Tính chất của ods 4 7 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.1. 2.1. 2.1. 2.1. Thiết ThiếtThiết Thiết lập lậplập lập phương phươngphương phương trình trìnhtrình trình & & & & đkiện đkiệnđkiện đkiện biên biênbiên biên (1) (1)(1) (1) ª Thiết ThiếtThiết Thiết lập lậplập lập phương phươngphương phương trình trìnhtrình trình 0 0 ( , ) , ( , ) kz kz E E x y e H H x y e − − = =         Giả sử phương truyền là phương z. Do ods rất dài nên sóng chỉ truyền theo một phương : k j β = ± rotH j E ωε =     rotE j H ωµ = −     2 1 ( ) z z c E H x x y K E k j ωµ ∂ ∂ ∂ ∂ = − −    2 1 ( ) z z c E H y y x K E k j ωµ ∂ ∂ ∂ ∂ = − +    2 1 ( ) z z c H E x x y K H k j ωε ∂ ∂ ∂ ∂ = − +    2 1 ( ) z z c H E y y x K H k j ωε ∂ ∂ ∂ ∂ = − −    2 2 2 2 2 2 c v K k ω ω µε β = + = − + 2 2 2 2 2 0 z z E E c z x y K E ∂ ∂ ∂ ∂ + + =    2 2 2 2 2 0 z z H H c z x y K H ∂ ∂ ∂ ∂ + + =    , E H z z kE kH ∂ ∂ ∂ ∂ ⇒ = = − = = −         8 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.1. 2.1. 2.1. 2.1. Thiết ThiếtThiết Thiết lập lậplập lập phương phươngphương phương trình trìnhtrình trình & & & & đkiện đkiệnđkiện đkiện biên biênbiên biên (2) (2)(2) (2) ª Điều Điềiều Điều kiện kiệnkiện kiện biên biênbiên biên 1 2 1 2 t t n n E E B B =   =  0 0 t n E B =   =  ( ,0, ) 0 z E x z = 5 9 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.2. 2.2. 2.2. 2.2. Soùng SoùngSoùng Soùng töø töøtöø töø ngang ngangngang ngang TM (1) TM (1)TM (1) TM (1) 0 : z H =  2 2 2 2 2 0 z z E E c z x y K E ∂ ∂ ∂ ∂ + + =    ( ). ( ). ( . .) kz z E X x Y y e s v − =  2 2 2 2 2 0 kz kz kz d X d Y c dx dy Ye Xe K XYe − − − + + = 2 2 2 2 2 1 1 0 d X d Y c X Y dx dy K + + = 2 2 2 2 2 1 2 1 sin( ) sin( ) d X X dx d Y Y dy M X A Mx Y B Ny N ϕ ψ  = − = +   ⇒   = + = −    2 2 2 c K M N = + sin( )sin( ) kz z E C Mx Ny e ϕ ψ − = + +  ( 0) 0 ( 0) 0 ( ) 0 ( ) 0 z z z z E x E y E x a E y b  = =  = =   = =   = =      0 0 Ma m Nb n ϕ ψ π π =   =  ⇒  =   =  10 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.2. 2.2. 2.2. 2.2. Soùng SoùngSoùng Soùng töø töøtöø töø ngang ngangngang ngang TM (2) TM (2)TM (2) TM (2) sin sin n y kz m x z a b E C e π π − =  2 2 1 ( ) z z z c c E H E k x x y x K K E k j ωµ ∂ ∂ ∂ − ∂ ∂ ∂ = − − =     2 2 1 ( ) z z z c c E H E k y y x y K K E k j ωµ ∂ ∂ ∂ − ∂ ∂ ∂ = − + =     2 2 1 ( ) z z z c c H E E j x x y y K K H k j ωε ωε ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ = − + =     2 2 1 ( ) z z z c c H E E j y y x x K K H k j ωε ωε ∂ ∂ ∂ − ∂ ∂ ∂ = − − =     6 11 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.2. 2.2. 2.2. 2.2. Sóng SóngSóng Sóng từ từtừ từ ngang ngangngang ngang TM (3) TM (3)TM (3) TM (3) ª Nhận NhậnNhận Nhận xét xétxét xét : :: : °vô số kiểu sóng TM mn : TM 11 , TM 12 , TM 32 … °không tồn tại TM mn ứng với m = 0 hay n = 0 mn k TM j Z β ωε ωε ± = = 2 2 2 ( ) ( ) ( ) mn v m a n b β ω π π = − − 1 TM x y Z H E = −   1 TM y x Z H E =   0 z H =  2 cos sin c n y kz Ck m m x x a a b K E e π π π − = −  2 sin cos c n y kz Ck n m x y b a b K E e π π π − = −  sin sin n y kz m x z a b E C e π π − =  2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) m n c mn a b v K ω π π β = − + = + 12 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.3. 2.3. 2.3. 2.3. Sóng SóngSóng Sóng điện điệnđiện điện ngang ngangngang ngang TE TETE TE ª Nhận NhậnNhận Nhận xét xétxét xét : :: : °vô số kiểu sóng TE mn : TE 01 , TE 12 … °TE mn ứng với m = 0 và n = 0 không lan truyền mn j TE k Z ωµ ωµ β ± = = 2 2 2 ( ) ( ) ( ) mn v m a n b β ω π π = − − 2 sin cos c n y kz Ck m m x x a a b K H e π π π − =  2 cos sin c n y kz Ck n m x y b a b K H e π π π − =  cos cos n y kz m x z a b H C e π π − =  x TE y E Z H =   y TE x E Z H = −   0 z E =  7 13 © TS. Lương Hữu Tuấn 2.4. 2.4. 2.4. 2.4. Tính TínhTính Tính chất chấtchất chất của củacủa của ods odsods ods 1. 1. 1. 1. Tần TầnTần Tần số sốsố số tới tớitới tới hạn hạnhạn hạn : : : : Lan truyền không tổn hao 2. 2. 2. 2. Vận VậnVận Vận tốc tốctốc tốc pha phapha pha trong trongtrong trong ods odsods ods : :: : 3. 3. 3. 3. Bước BướcBước Bước sóng sóngsóng sóng trong trongtrong trong ods odsods ods : :: : 4. 4. 4. 4. Phân PhânPhân Phân bố bốbố bố đường đườngđường đường sức sứcsức sức : : : : đsức điện & từ lặp lại nhưng đảo chiều - sau 1 khoảng a/m dọc theo trục x - sau 1 khoảng b/n dọc theo trục y - sau 1 khoảng λ mn /2 dọc theo trục z 1 2 , th th th th f f v f π ω λ λ > = < = mn k j β ⇒ = ± thuần ảo 2 1 ( ) mn mn th v v f f v ω β = = − ≥ 2 2 1 ( ) mn mn th λ π β λ λ λ λ = = − ≥ 2 2 ( ) ( ) th v m a n b ω ω π > = + 14 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 1. 1. 1. 1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm về vềvề về ods odsods ods 2. 2. 2. 2. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình chữ chữchữ chữ nhật nhậtnhật nhật 3. 3. 3. 3. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình trụ trụtrụ trụ tròn tròntròn tròn 4. 4. 4. 4. Hệ HệHệ Hệ số sốsố số tắt tắttắt tắt dần dầndần dần trong trongtrong trong ods odsods ods thực thựcthực thực 4.1. Thiết lập công thức 4.2. Hệ số tắt dần trong ods thực hcn (tự đọc) 4.3. Hệ số tắt dần trong ods thực htt (tự đọc) 8 15 © TS. Lương Hữu Tuấn z i  4.1. 4.1. 4.1. 4.1. Thiết ThiếtThiết Thiết lập lậplập lập công côngcông công thức thứcthức thức Thực tế, γ th < ∞ và γ đm ≠ 0 : biên độ giảm theo qui luật e −αz 0 0 ( , ) , ( , ) z j z z j z E E x y e e H H x y e e α β α β − − − − = =         , , 45 o t z z t E ZH E ZH Z ωµ γ = = − = ∠     * 1 2 Re{ } ng z S P E H dS = × ∫    0 * 2 1 1 2 2 2 Re{ } th ng d P n tt dz S C E H dS H dl ωµ γ − = × = = ∫ ∫     2 1 2 2 * Re{ } ng ng tt C z S H dl E H dS ωµ γ α = × ∫ ∫     2 d P dz P α ⇒ = − 2 d P dz P α − ⇒ = (Np/m) 16 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 1. 1. 1. 1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm về vềvề về ods odsods ods 2. 2. 2. 2. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình chữ chữchữ chữ nhật nhậtnhật nhật 3. 3. 3. 3. Ods OdsOds Ods hình hìnhhình hình trụ trụtrụ trụ tròn tròntròn tròn 4. 4. 4. 4. Hệ HệHệ Hệ số sốsố số tắt tắttắt tắt dần dầndần dần trong trongtrong trong ods odsods ods thực thựcthực thực 5. 5. 5. 5. Hộp HộpHộp Hộp cộng cộngcộng cộng hưởng hưởnghưởng hưởng 5.1. Khái niệm 5.2. Hch hình chữ nhật không tổn hao 9 17 © TS. Lương Hữu Tuấn 5.1. 5.1. 5.1. 5.1. Khái KháiKhái Khái niệm niệmniệm niệm HCH là hộp kim loại dẫn điện tốt, bên trong là điện môi tốt. ª Hai thông số quan trọng của hệ thống cộng hưởng : °tần số cộng hưởng °độ phẩm chất Q ª Khác với mạch RLC : °TĐ & TT liên hệ chặt chẽ với nhau °Q hch >> Q RLC 2 d W Q W π = 18 © TS. Lương Hữu Tuấn 5.2. 5.2. 5.2. 5.2. Hch HchHch Hch hình hìnhhình hình chữ chữchữ chữ nhật nhậtnhật nhật không khôngkhông không tổn tổntổn tổn hao haohao hao Hộp cộng hưởng có γ th = ∞ & γ đm = 0 Sử dụng các công thức của ods bằng cách xét đồng thời sóng thuận & nghòch gây ra trên các mặt z = 0 & z = c ª Sóng TE mnp ª Sóng TM mnp ª Nhận xét 10 19 © TS. Lương Hữu Tuấn ª Sóng SóngSóng Sóng TE TETE TE mnp mnpmnp mnp 2 1 2 cos sin ( ) mn mn c j n y j z j z n m x x b a b K E C e C e ωµ π β β π π − = +  ( , ,0) ( , , ) 0 x x E x y E x y c = =   2 2 2 ( ) ( ) ( ) p m n mn c v a b π ω π π β = = − − Điều kiện : °m, n không đồng thời bằng 0 °p khác 0 2 sin cos cos c p n y p z m m xA x c a a b c K H π π π π π = −  2 cos sin cos c p n y p z n m xA y c b a b c K H π π π π π = −  cos cos sin n y p z m x z a b c H A π π π =  2 cos sin sin c n y p z n m xA x b a b c K E j π π π π ωµ =  2 sin cos sin c n y p z m m xA y a a b c K E j π π π π ωµ = −  0 z E =  20 © TS. Lương Hữu Tuấn ª Sóng SóngSóng Sóng TM TMTM TM mnp mnpmnp mnp Điều kiện : °m, n khác 0 2 cos sin sin c p n y p z m m xA x c a a b c K E π π π π π = −  2 sin cos sin c p n y p z n m xA y c b a b c K E π π π π π = −  sin sin cos n y p z m x z a b c E A π π π =  2 sin cos cos c n y p z n m xA x b a b c K H j π π π π ωε =  2 cos sin cos c n y p z m m xA y a a b c K H j π π π π ωε = −  0 z H =  [...]... °vô số tần số cộng hưởng © TS Lương H u Tu n pπ c π = ( ω ) 2 − ( maπ ) 2 − ( nb ) 2 v p n ω mnp = π v ( m ) 2 + ( b ) 2 + ( c ) 2 a °sóng điện & từ lệch pha nhau 90o : chuyển hóa năng lượng W0 = We + Wm = const = We max = Wm max 21 © TS Lương H u Tu n Tóm tắt chương 6 1 Khái niệm về ods 2 Ods hình chữ nhật 3 Ods hình trụ tròn 4 Hệ số tắt dần trong ods thực 5 Hộp cộng hưởng 22 11 . Hữu Tuấn Trường TrườngTrường Trường điện điệnđiện điện từ t từ từ ª Chương ChươngChương Chương 1 11 1 : Khái niệm & phtrình cơ bản của TĐT ª Chương ChươngChương Chương 2 22 2 : Trường điện tónh ª. tónh ª Chương ChươngChương Chương 3 33 3 : TĐT dừng ª Chương ChươngChương Chương 4 : 4 :4 : 4 : TĐT biến thiên ª Chương ChươngChương Chương 5 : 5 :5 : 5 : Bức xạ điện từ ª Chương ChươngChương Chương. Chương ChươngChương Chương 6 : 6 :6 : 6 : Ống dẫn sóng - Hộp cộng hưởng 2 © TS. Lương Hữu Tuấn Chương ChươngChương Chương 6 : 6 : 6 : 6 : Ống ỐngỐng Ống dẫn dẫndẫn dẫn sóng sóngsóng sóng - - Hộp HộpHộp Hộp