Меню

Как увеличить мощность излучения электромагнитных волн ответы



Устройство для усиления электромагнитной волны

Предлагаемое устройство относится к области усиления электромагнитных волн и может быть использовано при разработке передающих радиоантенн. Сущность устройства, которое содержит источник, налагающий на поле волны электромагнитное поле накачки, с вводом в область наложения каждым упомянутым полем приростов взаимной энергии заключается в том, что к источнику дополнительно подключен регулятор, поддерживающий ввод в область наложения полем накачки положительных приростов взаимной энергии и ввод полем волны отрицательных приростов взаимной энергии. При вводе положительного прироста поле накачки передает в область наложения суммарному электрическому полю определенную энергию и, затем эта энергия отбирается у суммарного поля волной при внесении последней отрицательного прироста. В результате, соответствующая приросту энергия оказывается переданной от поля накачки усиливаемой волне, причем в качестве посредника при передаче выступает не специальная усилительная среда, а образуемое налагающимися полями суммарное электрическое поле. Необходимо отметить, что в отсутствие регулятора поле накачки формируется в поле волны произвольно, а взаимная энергия получает приросты разных знаков от каждого поля случайным образом, и как следствие направленная передача энергии, т.е. процесс усиления волны исключается. Таким образом, для реализации процесса усиления волны к источнику поля накачки следует подключить регулятор, поддерживающий селективный ввод приростов взаимной энергии в область наложения полей и тем самым задающий передачу энергии от поля к полю. Технический результат от использования предлагаемого устройства состоит в отказе от применения специальной усилительной среды при осуществлении передачи энергии от поля накачки к усиливаемой волне.

Устройство относится к области усиления электромагнитных волн и может быть использовано при разработке передающих радиоантенн.

Известен способ усиления электромагнитной волны, включающий наложение ее поля на движущиеся в вакууме электронные сгустки (Т.Маршалл «Лазеры на свободных электронах» М. Мир. 1987. стр.46). Направление движения сгустков совпадает с направлением наложенного на них поля и как следствие, электроны тормозятся, передавая свою энергию электромагнитной волне. Недостаток способа состоит в том, что для формирования электронных сгустков необходимо дорогостоящее устройство.

Известный способ усиления приходящей извне радиоволны включает наложение ее поля на поле излучения передающей антенны (ЕПВ №0208830 МПК Н 01 Q 3/36, публ. 89.03.29.). Усиление в способе достигается тем, что направление излучения передающей антенны поддерживают совпадающим с направлением распространения приходящей извне радио-волны. Недостаток способа состоит в необходимости точного согласования характеристик испускаемого излучения с характеристиками усиливаемой радиоволны. Недостаток определяется тем, что энергия излучаемая антенной, движется самостоятельным потоком и не передается усиливаемой радиоволне.

В качестве прототипа выбрано устройство для усиления электромагнитной волны, которое представляет собой источник, налагающий на поле волны переменное электромагнитное поле накачки при условии, что в зоне наложения полей размещена усилительная среда (Г.Клингер. «Сверхвысокие частоты». М. Наука. 1969. Стр.87). Работа устройства основана на способности усилительной среды поглощать энергию поля накачки и затем отдавать эту энергию усиливаемой волне. Недостаток прототипа состоит в

необходимости использования усилительной среды и определяется отсутствием непосредственной передачи энергии от поля накачки к усиливаемой волне. Отсутствие непосредственной передачи обусловлено тем, что поле накачки формируется в поле волны произвольно и взаимная энергия налагающихся полей получает приросты разных знаков от каждого поля случайным образом.

Задачей предлагаемого устройства является осуществление непосредственной передачи энергии от поля накачки к усиливаемой волне.

Поставленная задача решается тем, что к источнику, налагающему на поле волны электромагнитное поле накачки, дополнительно подключен регулятор, поддерживающий ввод в область наложения полей положительных приростов взаимной энергии полем накачки и отрицательных приростов взаимной энергии полем волны.

Технический результат от использования предлагаемого устройства выражается в отказе от применения усилительной среды в процессе передачи энергии от поля накачки к усиливаемой волне.

Сущность предлагаемого устройства иллюстрируется схемами на фигурах 1-3. На фиг.1 показана подлежащая усилению плоская синусоидальная электромагнитная волна 1, имеющая электрическую компоненту параллельную плоскости чертежа. Волна 1 двигаясь в свободном пространстве слева направо проходит через отверстие 2 в экране 3 и дифрагируя образует расходящийся конус 4. Вне конуса 4, т.е. там, где волна 1 отсутствует расположены пластины конденсатора 5, электрическое поле которого является полем накачки. Конденсатор 5 остается незаряженным до тех пор, пока напряженность поля волны 1 между его пластинами не достигнет максимального значения. В момент достижения этого максимума (фиг.2) регулятор 7 на короткое время подключает конденсатор 5 к батарее 6, в результате чего собственное электрическое поле конденсатора 5 скачком возрастает от нуля до постоянного значения. За время скачка волна 1 между пластинами перемещается незначительно и поэтому возникающее поле

конденсатора 5 добавляется к практически неизменному полю волны 1. В результате добавления образуется суммарное электрическое поле, энергия которого определяется выражением:

Читайте также:  Мощность насоса двигателя ток

где E 1 — напряженность электрического поля волны;

Е 2 — напряженность электрического поля конденсатора в момент отключения последнего от батареи 6

Первое слагаемое правой части равенства (1) выражает энергию электрического поля волны и эта энергия остается неизменной в период возникновения поля конденсатора. Вместе с тем, в данный период к упомянутому первому слагаемому добавляются второе и третье слагаемые, выражающие соответственно энергию поля конденсатора и взаимную энергию налагающихся полей. То есть, поле конденсатора 5 вводимое в область уже занятую полем волны вносит в эту область энергию, величина которой дается суммой второго и третьего слагаемых правой части равенства (1). Следовательно, при формировании поля накачки батарея (6) передает в область суперпозиции не только энергию нарастающего поля конденсатора 5, но и взаимную энергию налагающихся полей. Нарастание поля конденсатора 5 прекращается в момент отключения последнего регулятором 7 от батареи 6, после чего заряд на пластинах, а с ним и поле конденсатора остаются неизменными вплоть до полного удаления волны из области суперпозиции. В результате удаления волны, между пластинами остается только собственное поле конденсатора 5 (фиг.3) и, следовательно вместе с волной удаляется энергия, выражаемая суммой первого и третьего слагаемых правой части равенства (1). Рассматриваемый колебательный цикл заканчивают тем, что в положении показанном на фиг.3 напряжение на конденсаторе 5 скачком уменьшают от постоянного значения до нуля. Таким образом, в ходе цикла взаимная энергия первоначально получает положительный прирост от поля накачки, а затем такой же отрицательный

прирост от поля волны и, в итоге цикла соответствующая приросту энергия оказывается переданной от поля накачки волне.

Для практического осуществления предлагаемого устройства более удобно, если поле накачки изменяется не скачкообразно а непрерывно, поэтому при проведении опытов колебания поля накачки так же как и колебания поля волны имели синусоидальную форму. Частоты упомянутых колебаний одинаковы, а разность фаз между ними в области суперпозиции равна четверти периода. В этой ситуации, поле, имеющее фазовое опережение, вносит только отрицательные приросты взаимной энергии, в то время как со стороны отстающего поля взаимная энергия получает только положительные приросты. Соответственно, в при проведении опытной проверки в качестве отстающего было выбрано поле накачки.

Установка для проведения опытной проверки предлагаемого устройства схематически показана на фиг.4. Установка содержит: генератор синусоидальных колебаний 1, подключенный к передающим диполям 2 и 3, причем диполь 3 подключен через посредство регулятора 11; приемный диполь 4, подключенный к измерительному прибору 5; а так же поглощающий радиоволны экран 6, снабженный отверстием 7. Основные параметры установки следующие: частота колебаний — 1 гГц; диаметр отверстия 7-15 см; расстояние между центром отверстия 7 и каждым из диполей 2 и 4-60 см; удаление каждого из диполей 2 и 4 от экрана 6-20 см. Работает установка так: при включенном генераторе 1 диполи 2 и 3 испускают ненаправленное излучение, электрическая компонента которого перпендикулярна плоскости чертежа. При этом, волна от диполя 3 пройдя через отверстие 7 образует поток, не выходящий за пределы границ 8. Одновременно на приемный диполь 4 попадает волна от диполя 2, не выходившая в процессе своего движения за пределы границ 9. В зоне 10, очерченной совместно границами 8 и 9, ситуация аналогична показанной на фигурах 1-3, поскольку в центре этой зоны регулятором 11 разность фаз пересекающихся

волн поддерживается равной четверти периода, причем фазовое отставание имеет поток, образованный отверстием 7.

Пример конкретного выполнения. Установка, показанная на фиг.4 использовалась для проведения двух серий опытов, в ходе которых мощность излучения диполя 2 была неизменна и амплитуда электрического поля волны, поступившей от диполя 2 в центр зоны 10 оставалась фиксированной. Опыты заключались в варьировании амплитуды поля накачки, т.е. потока образованного отверстием 7 при одновременном замере амплитуды поля волны, попадающей на приемный диполь 4.

При осуществлении первой серии опытов расстояние между диполем 3 и отверстием 7 составляло 7 см и, при таком расстоянии роль поля накачки выполняло индукционное поле диполя 3. Результаты этой серии приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Электрическое поле накачки в центре зоны 10 В/М 0,1 0,2 0,4 1,3 2,0
Электрическое поле волны попадающей на диполь 4 В/М 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,1

При осуществлении второй серии опытов расстояние между диполем 3 отверстием 7 составляло 40 см и при таком расстоянии роль поля накачки выполняло волновое поле диполя 3. Результаты этой серии приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Электрическое поле накачки в центре зоны 10 В/М 0,1 0,2 0,4 1,3 2,0
Электрическое поле волны попадающей на диполь 4 В/М 0,5 0,6 0,7 0,75 0.8 0,9

Из полученных данных следует, что энергия поля накачки может быть передана электромагнитной волне непосредственно, т.е. без использования усилительной среды, причем независимо от того является поле накачки индукционным или волновым.

Читайте также:  Измерение силы тока напряжения мощности приборы схемы включения

Устройство для усиления электромагнитной волны содержит источник, налагающий на поле волны электромагнитное поле накачки с вводом в область наложения каждым упомянутым полем приростов взаимной энергии, отличающееся тем, что к источнику дополнительно подключен регулятор, поддерживающий ввод полем накачки положительных приростов взаимной энергии и ввод полем волны отрицательных приростов взаимной энергии.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Увеличение — мощность — излучение

Увеличение мощности излучения в два раза в лазере ЛТН-103 достигнуто за счет установки второго квантрона и удвоения длины резонатора. Корпус излучателя ЛТН-103 такой же, как у ЛТИ-500 / 700, а необходимое расстояние между зеркалами 720 мм обеспечено изменением конструкции узлов крепления зеркал. [1]

Для увеличения мощности излучения с выхода генератора необходимо обеспечить получение импульса ( например, при помощи усилителя импульсов) с амплитудой от 20 до 1500 в, отрицательной полярности, при отсутствии положительной составляющей. [2]

Для увеличения мощности излучения , другими словами, потерь энергии, ради которых строится генератор незатухающих колебаний, надо сделать открытый колебательный контур. В таком контуре должна быть увеличена часть, непосредственно излучающая электромагнитные волны. На рис. 360, а — д показаны последовательные стадии открывания закрытого контура. Последняя стадия представляет собой открытый контур. [3]

Для увеличения мощности излучения с выхода генератора необходимо обеспечить получение импульса ( например, при помощи усилителя импульсов) с амплитудой от 20 до 1500 в, отрицательной полярности, при отсутствии положительной составляющей. [4]

Для увеличения мощности излучения , другими словами, потерь энергии, ради которых строится генератор незатухающих колебаний, надо сделать открытый колебательный контур. В таком контуре должна быть увеличена часть, непосредственно излучающая электромагнитные волны. [5]

Для увеличения мощности излучения трубку помещают в зеркальный резонатор. Отражаясь от зеркал, поток фотонов многократно проходит вдоль оси трубки, при этом в процесс индуцированного излучения включается все большее число атомов неона, и интенсивность генерируемого излучения возрастает. [6]

Для увеличения мощности излучения и ресурса в центре трубки создается продольное магнитное поле, которое сжимает электрический разряд и уменьшает тем самым взаимодействие электронов и ионов газа со стенками трубки. Магнитное поле в зависимости от конструкции прибора создается соленоидами 5 либо постоянными магнитами с напряженностью магнитного поля до 1000 Гс. При дуговом разряде существенно повышается температура газа, что вызывает необходимость применения в конструкции ОКГ средств охлаждения. [8]

Следовательно, увеличение мощности излучения за счет уменьшения размера фокального пятна не приводит к заметному увеличению кинетической энергии откольной пластины, если ее диаметр в несколько раз превышает критический. [9]

Существует два метода увеличения мощности излучения ; один состоит в увеличении размера самого передатчика, другой, наоборот, состоит в создании большого коэффициента усиления антенны. [10]

Улучшение условий накачки привело к увеличению мощности излучения примерно в два раза. [12]

Высота горизонтального участка возрастает с увеличением мощности излучения и диаметра проволоки. Влияние диаметра проволоки на крутизну горизонтального участка иллюстрирует следующий пример. [14]

Попов нашел значительно более эффективный способ увеличения мощности излучения , создаваемого контуром. [15]

Источник

Тест по теме»Электромагнитные волны»

Тест по теме « Электромагнитные волны»

1. Как распространяются длинные, короткие и ультракороткие волны?

А) длинные огибают землю, короткие отражаются от Земли и ионосферы, ультракороткие распространяются прямолинейно и уходят в космос.

Б) все волны распространяются вдоль земли, поэтому хорошо принимаются.

В) длинные распространяются вдоль Земли, короткие и ультракороткие- прямолинейно.

Г) длинные и короткие отражаются от ионосферы и Земли, а ультракороткие – прямолинейно и уходят в космос

2. В чем состоит процесс детектирования высокочастотных колебаний и как они осуществляются?

А) получение низкочастотных колебаний с помощью антенны и колебательного контура

Б) выделение из модулированных колебаний высокой частоты низкочастотных колебаний, осуществляется с помощью детектора

В) получение звуковых 5колебаний с помощью телефона ( динамика)

Г) получение низкочастотных колебаний с помощью колебательного контура, настроенного в резонанс с передающей станцией.

3. При каком условии возникает электрический резонанс в колебательном контуре

А) при совпадении частоты колебаний вибратора и частоты собственных колебаний резонатора

Б) при увеличении амплитуды собственных колебаний

В) при улучшении слышимости передающей станции

Г) при равенстве индуктивного и емкостного сопротивлений колебательного контура

4. Каким образом в колебательном контуре получаются незатухающие электромагнитные колебания?

А) тщательным подбором емкости конденсатора и индуктивности катушки

Б) уменьшением активного сопротивления и подключением источником питания

В) с помощью источника питания и лампы триода, которая включает питание через каждый полупериод работы колебательного контура

Читайте также:  Как перевести мощность диодной лампы

Г) с помощью блока питания, от которого ток поступает в колебательный контур при уменьшении энергии

5. Материально ли электромагнитное поле:

А) да, так как существует независимо от нас и наших знаний о нем

Б) нет, так как человек не воспринимает это поле с помощью органов чувств

В) да, так как обнаруживается по действию на различные материальные объекты

Г) да, так как создается соответствующей аппаратурой

6. С какой скоростью распространяются электромагнитные волны?

7. Как увеличить энергию, излучаемую колебательным контуром в пространство в виде электромагнитных волн?

А) увеличить частоту

Б) сделать хорошую антенну и заземление

В) увеличить мощность излучателя

Г) увеличить длину волн

8. Какие характеристики поля меняются в электромагнитной волне

В) векторы Е и В

Г) направление и скорость

9. почему для излучения электромагнитных волн применяется открытый колебательный контур

А) лучше излучает и принимает электромагнитные волны, чем закрытый

Б) из-за простоты конструкции и наличия излучающей антенны

В) так как только в открытом колебательном контуре электрическое поле может распространятся в окружающем пространстве со скоростью света

Г) так как с помощью открытого колебательного контура можно получать колебания высокой частоты

10. Есть ли различие в колебаниях заряда и силы тока в вибраторе и колебательном контуре:

А) нет, колебания заряда и силы тока происходят одинаково;

Б) есть, так как в колебательном контуре колебания заряда и силы тока происходят за период, а в вибраторе- за полпериода;

В) нет, так как в обоих случаях излучаются электромагнитные волны;

Г) есть, так как колебательный контур является закрытым, а вибратор — открытым?

1.Колебания какой частоты (низкой или высокой) используются для дальней радиосвязи:

А) низкочастотные и высокочастотные;

Г) для связи с очень далекими объектами (за пределы Земли) – высокочастотные; в пределах Земли – низкочастотные?

2.В чем состоит процесс амплитудной модуляции:

А) в управлении амплитудой высокочастотных колебаний с помощью колебаний низкой частоты;

Б) в изменении амплитуды низкочастотных (звуковых) колебаний для передачи их на большие расстояния;

В) в преобразовании высокочастотных колебаний в колебания нужной частоты;

Г) в преобразовании низкочастотных электрических колебаний в механические колебания с помощью телефонов (динамика)?

3.Сравните качество радиоприема летом и зимой:

А) качество приема зависит только от класса приемника;
Б) от расположения приемника по отношению к передающей станции и ее мощности;
В) летние грозы ухудшают качество приема, так как они являются источником радиоволн;

Г) в закрытом помещении и при хорошей наружной антенне прием улучшается.

4.Чему равна разность фаз между колебаниями вектора магнитной индукции и вектора напряженности электрического поля в данной точке электромагнитной волны:

5. В каком элементе закрытого колебательного контура (в конденсаторе или катушке) сосредоточена энергия в моменты T /2 и T /8, если время отсчитывать с начала разряда конденсатора:

А) при T /2 в катушке, при T /8 в конденсаторе;

Б) при T /2 в конденсаторе, при T /8 энергия в конденсаторе и катушке, но их сумма равна первоначальному запасу энергии;

В) при T /2 и T /8 в катушке;

Г) при T /2 и T /8 энергия поровну распределена между конденсатором и катушкой?

6.Как изменится мощность излучения, если частоту электрического вибратора увеличить в три раза:

А) увеличится в три раза;

Б) увеличится в девять раз;

В) увеличится в 27 раз;

Г) увеличится в 81 раз?

7.Меняются ли частота и длина электромагнитной волны при переходе из одной среды в другую:

В) меняется только длина волны;

Г) меняется только частота?

8. Какие вещества (металлы или диэлектрики) лучше отражают электромагнитные волны:

Б) и те и другие;

Г) металлы и диэлектрики больше поглощают и рассеивают радиоволны, чем отражают.

9. Какому диапазону частот соответствует длины волн от 30 до 3000м:

А) от 1 кГц до 100 кГц

Б) от 10 кГц до 1 МГц

В) от 100 кГц до 10 МГц

Г) от 1 МГц до 100МГц

10.В чем заключается особенность электрического и магнитного поля для колебательного контура и вибратора:

А)в обоих случаях электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом, т.е различия нет

Б) в обоих случаях происходит превращение энергии магнитного поля в энергию электрического поля и наоборот, т.е различия нет

В) различие заключается в том, что в контуре энергия электрического поля сосредоточена в конденсаторе, а магнитного поля — в катушке, тогда как в вибраторе энергия электрического и магнитного полей распределены вокруг всего вибратора

Г) различие заключается в том, что частота колебаний вибратора значительно больше, чем колебательного контура?

Источник