الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۶۹
کد مقاله
ELC69
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
نام انگلیسی
Wave Propagation in Lossy and Superconducting Circular Waveguides
تعداد صفحه به فارسی
۲۱
تعداد صفحه به انگلیسی
۶
کلمات کلیدی به فارسی
موجبرهای مدور, فوق رسانا, ثابت انتشار, اثر افتراق, زوج کوپر
کالج مهندسی و تکنولوژی سبز، دانشگاه تونکا عبدالرحمن، دانشگاه بندر بارات، کامپار، پراک، مالزی مدرسه علوم و تکنولوژی، دانشگاه آزاد واواسان، مالزی
مرجع به انگلیسی
Faculty of Engineering and Green Technology, Tunku Abdul Rahman University, Jln. University, Bandar Barat, Kampar. Perak. Malaysia School of Science and Technology, Wawasan Open University, Sultan Ahmad Shah, Penang, Malaysia Faculty of Science, Tunku
کشور
مالزی
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
چکیده
در این مقاله یک روش دقیق برای محاسبه تضعیف امواج، که در موجبرهای مدور با دیوارهای پراتلاف و فوق هادی انتشار می یابند، را ارائه می دهیم. مجموعه ای از معادلات غیرجبری، با انطباق میدانها در سطح دیواره با خصوصیات الکتریکی مواد دیوار، حاصل شده است. ثابت انتشار kz از طریق حل عددی معادله برای یافتن ریشه آن بدست می آید. رسانائی مختلط فوق هادی از معادلات ماتیس-باردین بدست می آید. ما تلف مود TE11، که با استفاده از تکنیک ما محاسبه شده است، را با تلفی که توسط روش های استراتون و اختلال بدست می آید مقایسه کرده ایم. نتایج سه روش در یک دامنه قابل قبول فرکانسی بالای فرکانس قطع کاملا با هم تطبیق میکنند. اما، منحنی ها در زیر فرکانس قطع و در فرکانس های موج میلیمتری از هم انحراف دارند. ما این اختلاف را به اثر افتراق و حضور میدانهای طولی در موجبر پراتلاف نسبت می دهیم. در فرکانسهای زیر فرکانس شکاف، موجبر فوق رسانا رفتار انتقال بی اتلاف موج از خود نشان میدهد. بالای فرکانس شکاف، شکست زوج کوپر غلبه کرده و میزان تلف بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.
کلمات کلیدی: موجبرهای مدور، فوق رسانا، ثابت انتشار، اثر افتراق، زوج کوپر
۱- مقدمه
فرمول بندی دقیقی، که توسط استراتون [۱] توسعه داده شده است، بطور وسیعی برای تحلیل انتشار امواج در موجبرهای مدور مورد استفاده قرار گرفته است [۲] – [۶]. در روش استراتون، فرض می شود که یک سیلندر مدور با شعاع a در یک محیط همگن بی نهایت تعبیه شده است. انطباق میدانهای مماسی دو محیط در مرز a یک معادله غیرجبری بدست می دهد که موقعیت محاسبه دقیق ثابت انتشار مختلط موجبر را فراهم می آورد. با این وجود، بدلیل مشکل در تطبیق شرایط مرزی در مختصات کارتزین، این روش برای موجبرهای مستطیلی قابل اعمال نیست [۷],[۸].
بدلیل سادگی و راه حل تحلیلی روش اختلال تقریبی، این روش عموما در تحلیل انتشار موج در موجبرهای رسانای ناقص [۹] – [۱۲] و فوق هادی [۱۳] بکار گرفته شده است. در این روش، عبارات میدان از این فرض، که دیواره یک رسانائی بی نهایت است، استخراج می شوند. این فرض اجازه می دهد که راه حل به مودهای خالص TE و TM جدا شوند [۱۲]. اما برای یک موجبر با اتلاف محدود، رویهم افتادگی هر دوی مودهای TE و TM مورد نیاز است تا شرایط مرزی برآورده شوند [۱۴]. برای محاسبه تضعیف، افتهای اهمی روی دیوارها فرض می شوند که مولود میادین کوچکی، که درون سطح دیواره نفوذ میکنند، باشند. همانطوریکه در [۱۴] نشان داده شده است، وقتی که فرکانس عملکرد f به فرکانس قطع fc نزدیک میگردد، تضعیفی که از این روش بدست می آید به بی نهایت واگرا میشود. این پدیده که فقط در موجبرهای بدون اتلاف وجود دارد آشکارا برای سطوح با فوق رسانائی و رسانائی محدود ناقص است. دلیلش این است که ، در تضاد با یک رسانای کامل، نفوذ میدان در هر دو مورد دیوارهای فوق رسانا و پراتلاف رخ میدهد.
به منظور به حساب آوردن نفوذ میدان، یک شرط مرزی جایگرین، براساس عمق نفوذ اثر میزنر، برای مطالعه خواص موج در موجبرهای فوق رسانا پیشنهاد شده است [۱۵] – [۱۹]. در تحقیق این نویسندگان، شرط مرزی برای میدان مغناطیسی طولی Hz مربوط به یک مود TE توسط رابطه زیر داده می شود:
که در آن an یک بردار واحد نرمال است و Lλ، که به نام عمق نفوذ لندن شناخته میشود، درجه عمق نفوذ میدان مغناطیسی در درون فوق رسانا میباشد. یک استنباط مهم از این مطالعه نظری این است که مشخص می شود که مود غالب یک موجبر مستطیلی از TE10 به TE11 تغییر کرده است؛ در حالیکه مورد موجبر مدور از TE11 به TE01 تغییر کرده است. یاسین و همکارانش یک اعتبارسنجی آزمایشگاهی روی نظریه فوق با استفاده از موجبر مدور فوق رسانا انجام داده اند [۲۰]. اما نتیجه این آزمایش نشان می دهد که نتیجه ارائه شده در [۱۵] – [۱۹] بی اعتبار است. ترتیب مود در یک موجبر فوق رسانا درست مانند همانی باقی می ماند که در یک موجبر هادی کامل یافت می شود.
موجبرهای مدور و مستطیلی بطور وسیعی در گیرنده های رادیو تلسکوپ به کارگرفته شده اند [۲۱] – [۲۴]. ما در [۲۵]، تکنیک کاملا جدیدی برای محاسبه ثابت انتشار امواج در موجبرهای مستطیلی ارائه و مورد بحث قرار داده ایم. در اینجا، ما روش [۲۵] را به مورد موجبرهای مدور فوق هادی و پراتلاف گسترش خواهیم داد. در روش ما، راه حل ثابت تضعیف از حل معادله غیرجبری ئی، که با استفاده از خواص الکتریکی ماده دیواره- که به صورت یک امپدانس سطحی بیان شده است- استخراج شده است، بدست می آید. در نتیجه گیری هایمان، ما تلفی که با استفاده از این متد بدست آمده است را با تلفهایی که با استفاده از متدهای استراتون و اختلال بدست می آیند مقایسه کرده و مورد بحث قرار خواهیم داد.
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
۲- میدانهای درون موجبرهای مدور
میدانهای طولی الکتریکی و مغناطیسی، بترتیب، Ez و Hz که در موجبرهای مدور منتشر میشوند، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، را میتوان با حل معادله همگن هلم هولتز بدست آورد. با استفاده از روش جداسازی متغیرها [۱۱]، مجموعه معادلات میدان زیر را بدست می آوریم:
…
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
۳- روابط اساسی برای مودهای TE و TM
روی دیواره، میادین مماسی الکتریکی و مغناطیسی، یعنی بترتیب، Et و Ht، توسط یک امپدانس سطح Zs به هم مرتبط میشوند [۱۱]، [۲۶]:
…
آمار فرمی-دیراک را می دهد، و k ثابت بولتزمن می باشد. اولین انتگرال در (۱۱) تاثیر شبه ذراتی که بطور حرارتی تحریک شده اند را توصیف میکند. دومین انتگرال معرف تولید شبه ذرات توسط میدانهایی با فرکانسهای f مربوط به انرژیهای بالای شکاف انرژی می باشد. بنابراین، دومین انتگرال برای صفر میباشد. چون ۲σ نشانگر سهم مربوط به زوج های کوپر میباشد، حد پائین انتگرال در (۱۲) در زمانی که است Δ- میشود. پارامتر Δ بستگی به دما دارد و از رابطه زیر بدست می آید [۲۸]:
…
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
۴- نتایج و مباحث
ثابت تضعیف برای موج غالب TE11 که در یک موجبر مدور مسی با a = 8.1 میلیمتر منتشر میشود در شکل های ۲ تا ۴ نشان داده شده است. از شکل ۲ می بینیم که منحنی های تضعیف که با استفاده از روش ما ترسیم شده اند بخوبی با موارد روش های استراتون و اختلال در یک دامنه قابل قبول فرکانسی f بالای فرکانس قطع fc همخوانی دارند. اما در دو ناحیه است که منحنی های ما با موارد دو روش دیگر بطور قابل ملاحظه ای متفاوت است. منحنی ها در فرکانسهای بلافاصله قبل از fc و بالای فرکانسهای موج میلیمتری از هم انحراف پیدا میکنند. همچنانکه از شکل ۳ میتوان دید، وقتی که f به fc نزدیک میشود، تضعیف ارائه شده توسط روش اختلال به سمت بی نهایت واگرا میشود، با یک تکینی در f = fc . از طرف دیگر، همچنانکه f به زیر fc کاهش می یابد، تضعیف محاسبه شده با روش ما و روش استراتون با هم تطابق خوبی دارند. هردو منحنی بطور پیوسته به سمت یک مود بشدت تضعیف کننده تر واگرا میشوند. همانطور که فرکانس بیشتر کاهش می یابد، تضعیف به سمت این مقادیر بزرگ چنان زیاد میگردد که انتشار سیگنالها تقریبا غیرممکن میشود. آشکارا، در فرکانس های زیر فرکانس قطع، انتظار تلفات بالا ولی محدود، بجای اینکه به سمت بینهایت واگرا شود، انتظار واقع بینانه تری است. آبه و یاماگوشی[۶] یک بررسی آزمایشگاهی برای تلف امواج در زیر فرکانس قطع انجام داده بودند. منحنی های تضعیف نشان داده شده در اندازه گیریهای آبه-یاماگوشی باز زیاد ولی محدود بودند، که اعتبار نتایج استراتون و ما را تایید میکند. عدم دقت روش اختلال در فرکانس قطع برمیگردد به این واقعیت که معادلات میدان فرض شده اند که با مورد یک موجبر بی تلف یکسان هستند.
…
انتشار امواج در موجبرهای مدور پراتلاف و فوق رسانا
۵- نتیجه گیری
در این تحقیق، تحلیلی از انتشار موج در هر دو موجبر مدور عادی و فوق هادی را ارائه داده ایم. هدایت مختلط یک فوق هادی با استفاده از معادله ماتیس و باردین، که براساس نظریه BCS توسعه یافته است، محاسبه شده است. مجموعه ای از معادلات غیرجبری برای محاسبه ثابت انتشار موجبرهای مدور، با انطباق میدانهای مماسی با امپدانس سطح در مرز دیواره ها، استخراج شده است. تلف موجبرهای پراتلاف، که با استفاده از معادله دقیق استراتون، روش اختلاق تقریب، و روش ما محاسبه شده اند، را تحت اندازه گیریهای آزمایشگاهی مقایسه کرده ایم. در فرکانس های f زیر فرکانس قطع fc، منحنی های تضعیف بدست آمده از هر دو معادله ما و معادله استراتون با پارامتر S21 اندازه گیری تطبیق میکنند. در زمانی که f به دامنه قابل قبولی در بالای fc افزایش می یابد، تضعیف محاسبه شده توسط سه روش خیلی خوب با هم تطابق دارند. با این وجود، وقتی که f به فرکانس های موج میلیمتری نزدیک می شود، مشاهده میکنیم که تلف بدست آمده با استفاده از روش ما بیشتر از مورد روش اختلال است. چون روش ما وجود همزمانی هر دو مود TE و TM را به حساب می آورد، ما تلف بیشتر را به حضور هر دو میدان طولی الکتریکی و مغناطیسی مربوط می دانیم. ما همچنین دریافتیم که در این فرکانس های بالا، تلف بدست آمده توسط معادله استراتون عملا کمتر از روش اختلال ظاهر می شود. ما این اختلاف را به تقریی می دانیم که برای جلوگیری از رسیدن به حد مقدار اعشار در کمپایلر در هنگام محاسبه و اعمال شده است.
با وارد کردن مقادیر هدایت های مختلط در معادلات غیرجبری، نتایجی بدست آوردیم که نشان می دهند که موجبر فوق هادی در زیر فرکانس شکاف fg بدون تلف است. اما در بالای fg، زوج های کوپر به شبه ذرات شکسته و منتج به افزایش تلفات اهمی در موجبرهای میشوند.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
