Τι συμβαίνει όταν η εγκάρσια ηλεκτρομαγνητική συνάντηση είναι μια κοιλότητα;
1. Προβληματισμός και μετάδοση
* Τέλεια κοιλότητα αγωγών: Εάν η κοιλότητα σχηματίζεται από τους τείχους που κατέχουν τέλεια, το κύμα TEM θα αντικατοπτρίζεται πλήρως. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος δεν μπορεί να διεισδύσει σε έναν τέλειο αγωγό, αναγκάζοντας το κύμα να αντιστρέψει την κατεύθυνση. Δεν υπάρχει μετάδοση.
* μερικώς διεξαγωγή κοιλότητας: Για μια κοιλότητα με μερικώς αγώγιμους τοίχους, το κύμα θα αντικατοπτρίζεται εν μέρει και θα μεταδοθεί μερικώς. Η ποσότητα της αντανάκλασης και της μετάδοσης εξαρτάται από την αγωγιμότητα των τοίχων και τη συχνότητα του κύματος. Η υψηλότερη αγωγιμότητα οδηγεί σε περισσότερη αντανάκλαση και οι υψηλότερες συχνότητες τείνουν να διεισδύουν λιγότερο.
2. Συντονισμός
* Συντονισμός κοιλοτήτων: Εάν οι διαστάσεις της κοιλότητας είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος του κύματος TEM, η κοιλότητα μπορεί να ενεργεί ως συντονισμένη κοιλότητα. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένες συχνότητες του κύματος θα απορροφηθούν κατά προτίμηση και θα αποθηκευτούν μέσα στην κοιλότητα, οδηγώντας σε συσσώρευση ενέργειας μέσα. Οι συχνότητες συντονισμού καθορίζονται από το μέγεθος και το σχήμα της κοιλότητας.
* τρόποι: Οι συντονιστικές κοιλότητες μπορούν να υποστηρίξουν διαφορετικούς τρόπους συντονισμού, ο καθένας με τη δική του μοναδική κατανομή πεδίου μέσα στην κοιλότητα.
* Q Factor: Ο παράγοντας ποιότητας (Q) της κοιλότητας μετράει πόσο αποτελεσματικά αποθηκεύει την ενέργεια. Ένας υψηλός παράγοντας Q υποδεικνύει ότι η κοιλότητα αποθηκεύει ενέργεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ενώ ένας χαμηλός παράγοντας Q υποδεικνύει ότι η ενέργεια διαχέεται γρήγορα.
3. Διάδοση κυματοδηγού
* Λειτουργίες κυματοδηγού: Εάν η κοιλότητα είναι κυματοδηγός (ένας κοίλος αγωγός με συγκεκριμένη διατομή), το κύμα TEM μπορεί να διαδοθεί μέσω του κυματοδηγού σε συγκεκριμένους τρόπους. Αυτές οι λειτουργίες καθορίζονται από τη γεωμετρία του κυματοδηγού και τη συχνότητα του κύματος.
* Συχνότητα αποκοπής: Για κάθε λειτουργία, υπάρχει μια ελάχιστη συχνότητα (συχνότητα αποκοπής) κάτω από την οποία η λειτουργία δεν μπορεί να διαδοθεί. Αυτό σημαίνει ότι μόνο ορισμένες συχνότητες μπορούν να διαδοθούν μέσα σε έναν κυματοδηγό.
4. Διάρκεια ενέργειας
* απώλειες τοίχοι: Στις πραγματικές κοιλότητες, οι τοίχοι δεν είναι τέλειοι αγωγοί και έχουν κάποια πεπερασμένη αγωγιμότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κάποια ενέργεια του κύματος TEM που διαλύεται ως θερμότητα μέσα στους τοίχους.
5. Εφαρμογές:
* Κυκλώματα μικροκυμάτων: Οι συντονιστικές κοιλότητες χρησιμοποιούνται ευρέως σε κυκλώματα μικροκυμάτων, όπως φίλτρα, ταλαντωτές και ενισχυτές.
* επιταχυντές σωματιδίων: Οι κοιλότητες είναι βασικά συστατικά των επιταχυντών σωματιδίων, όπου χρησιμοποιούνται για την επιτάχυνση των φορτισμένων σωματιδίων χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
* Ιατρική απεικόνιση: Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία και ραδιοκύματα για να δημιουργήσει εικόνες του ανθρώπινου σώματος.
Συνοπτικά:
Η συμπεριφορά ενός κύματος TEM που αντιμετωπίζει μια κοιλότητα είναι πολύπλοκη και εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Ωστόσο, οι βασικές έννοιες περιλαμβάνουν τον προβληματισμό, τη μετάδοση, τον συντονισμό, τη διάδοση του κυματοδηγού και τη διάχυση της ενέργειας. Η κατανόηση αυτών των εννοιών είναι ζωτικής σημασίας για το σχεδιασμό και την ανάλυση διαφόρων ηλεκτρομαγνητικών συσκευών και συστημάτων.
