Исследование проникновения поля в стенки волновода. Построение частотных зависимостей толщины скин-слоя для двух заданных материалов покрытия стенок волновода

Наша электромагнитная волна падает на поверхность, образованную неидеальным проводником, характеризующимся конечным значением удельной проводимости.

Электромагнитная волна может проникать на небольшую глубину в проводник и быстро в нем затухает. На глубине l = δ_ск амплитуда напряженности поля затухает в е раз. Параметр δ_ск принято называть скиновой глубиной, или глубиной проникновения волны в проводник. Толщина скин-слоя является функцией частоты:

 ,

где σ- удельная проводимость материала.

Al -

Ag -

- толщина скин-слоя для Al.

 - толщина скин-слоя для Ag.

Рисунок 9 - Частотная зависимость толщины скин-слоя для двух материалов покрытия стенок волновода Al и Ag.

Рисунок 9 - Частотная зависимость толщины скин-слоя для двух материалов покрытия стенок волновода Al и Ag.

Выводы

В ходе данной работы мы исследовали процессы, проходящие в коаксиальном волноводе, и рассчитали его параметры (внешний радиус составил 25,7 [мм], а внутренний 102,8 [мм]).

Так же были построены распределения силовых линий электромагнитного поля и токов в двух сечениях направляющей системы (рис. 4) для поля H₁₁.

Были построены дисперсионные кривые ω=f(β) в координатах Бриллюэна для пяти первых мод (рис. 5), распространяющихся в волноводе с воздушным заполнением с учётом рассчитанных ранее геометрических параметров волновода. Построены графики частотной зависимости волнового сопротивления волновода с идеально проводящими стенками с воздушным заполнением и с диэлектриком для заданного типа поля (рис. 6), на основании графика можно утверждать, что в диэлектрике волновое сопротивление намного меньше зависит от частоты.

Из графиков зависимости фазовой скорости от частоты (рис. 7) видно, что в диэлектрике фазовая скорость меньше по сравнению с фазовой скоростью в воздушном заполнении. Аналогичное можно наблюдать и в зависимости длин волн в структуре от длин волн в вакууме (рис.8).

Так же при исследовании влияния материала проводящей поверхности на проникновение поля в стенки волновода (рис. 9) можно заметить, что глубина проникновения у Al сравнительно слабо отличается от глубины проникновения у Ag на больших интервалах частот. На нашем рабочем интервале частот 6…10ГГц толщина скин-слоя Al практически в два раза больше, чем у Ag.