Электродинамические параметры запредельных волноводных структур с активными средами

• Автор: Захарченко, Евгения Павловна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Электромагнитные волны в запредельных областях однородных сред

1.1 Электромагнитные волны в запредельных областях безграничных сред .

1.1.1 Электромагнитные волны в изотропных средах

1.1.2 Электромагнитные волны в изотропных средах с дисперсией

1.1.3 Электромагнитные волны в запредельных областях подмагниченной плазмы с активными параметрами

1.1.4 Электромагнитные волны в запредельных областях гиромагнитных

сред с активными параметрами

1.2 Электромагнитные волны на границах раздела с запредельными средами

1.2.1 Прохождение электромагнитных волн через границы раздела изотропных прозрачных и запредельных сред
1.2.2 Прохождение электромагнитных волн через границу раздела диэлектрик - запредельная область с электрически гиротропной активной средой
1.2.3 Прохождение электромагнитных волн через границу раздела диэлектрик - запредельная область с магнитогиротропной активной средой
1.2.4 Резонансное прохождение волн через границу раздела двух запредельных областей с активными и с диссипативными параметрами
1.3 Отражение электромагнитных волн от слоя запредельной активной среды с металлическим экраном
Краткие выводы
2 Электромагнитные волны в экранированных запредельных волноводных структурах с активными, диссипативными, изотропными и гиро-тропными средами
2.1 Особенности распространения электромагнитных волн в однородных запредельных волноводных структурах
2.1.1 Дисперсионные характеристики плоского волновода с активными и диссипативными средами

2.1.2 Прямоугольный запредельный волновод с активной средой
2.1.3 Круглый запредельный волновод с активной средой
2.1.4 Волновод с частичным заполнением активной средой
2.1.5 Резистивный волновод с пленкой активной среды
2.2 Прямоугольный волновод с двухкомпонентной периодической структу-

2.3 Дисперсионные характеристики волноводов с активными и диссипативными гиротропными средами
2.3.1 Прямоугольный волновод с поперечно подмагниченной плазмой
2.3.2 Прямоугольный волновод с поперечно подмагниченным ферритом.... 132 Краткие выводы
3 Взаимодействие электромагнитных волн с запредельными участками в прямоугольном волноводе
3.1 Прохождение электромагнитных волн в волноводе через границу раздела с запредельным участком
3.2 Отражение электромагнитных волн от короткозамкнутого участка за-
предельного волновода
3.3 Прохождение электромагнитных волн через запредельный участок вол-
новода
3.4 Прохождение электромагнитных волн через запредельлную периодиче-
скую структуру с конечным числом периодов
Краткие выводы
Заключение
Список использованных источников

Введение
Актуальность темы.
Волноводные структуры широко применяются для передачи энергии на высоких частотах в современных средствах связи, в устройствах обработки информации и представляют собой объект исследования, интересный по своим физическим свойствам и прикладным возможностям [1-22]. Волноводы являются основой технических устройств различного назначения и уровня мощности. Развитие волноводной техники начиналось в 40-е годы прошлого столетия в связи с потребностями радиолокации с разработки устройств дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн и проходило до настоящего времени в направлении освоения коротковолновых диапазонов длин волн, вплоть до оптического диапазона [2,19,62,78-83,90-92]. За это время было разработано и исследовано большое число разнообразных волноводных и резонансных структур и их многочисленных модификаций [7-19,21,62,81]. Это разнообразие структур обусловлено многочисленными проблемами, возникающими при конструировании волноводной техники различных частотных диапазонов, как в технологии производства, так и в математических сложностях расчета электродинамических структур. Одним из основных параметров, в особенности, для протяженных линий передачи, является уровень затухания энергии. Сильная частотная зависимость различных физических механизмов затухания, из которых складывается общий уровень затухания волн, является причиной того, что для минимизации потерь энергии в различных частотных диапазонах электромагнитного излучения предпочтение отдается различным типам волноводов. По физическим свойствам все применяемые в настоящее время волноводные структуры можно подразделить на две группы: экранированные и открытые, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. Например, в дециметровом диапазоне преимущественно используется коаксиальная линия передачи и её модификации (в частности, в интегральных схемах — это полосковые линии и их многочисленные модификации). В СВЧ и КВЧ диапазонах предпочтение обыч-

волн (кривая 3) или интенсивное затухание волн (кривая 4). Для волн левой круговой поляризации дисперсионные характеристики показаны на рис. 1.1.5(6). Область частот 1/(-1 + л/2)< аР/со является запредельной. В этой области частот коэффициенты к2 усиления (кривая 3) или ослабления (кривая 4) среды растут пропорционально величине сдвига относительной частоты а>Р/а> от частоты отсечки. Коэффициенты усиления малочувствительны к величине параметра активности среды е/у.
Поперечное подмагничивание.
Рассмотрим распространение электромагнитного поля вдоль оси Ох в случае поперечного подмагничивания (вектор постоянного магнитного поля направлен вдоль оси Ог, Н0 = ег Н0). Тогда для плоской волны зависимость поля от поперечных координат Оу и Ог отсутствует (д/ду - д/дг = 0). Компоненты тензора е определяются в виде (1.1.26), магнитная проницаемость и = . Система уравнений Максвелла принимает вид:
0 = Д0 [бЕх - 1еаЕу ), (1.1.38)

у = 1к0б2Е2, (1.1.39)

= -ік0{ієаЕх+єЕу), (1.1.40)
~-^ = -ік0рН (1.1.41)

Нх= 0, (1.1.42)

= -ік0рН2 (1.1.43)

и распадается на две взаимно независимые системы уравнений. Система уравнений (1.1.39), (1.1.41) может быть преобразована к уравнению второго порядка для компоненты электрического поля Е_: