Главная > СВЧ, ультразвук, аккустика > Общая акустика
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 75. «Затягивание» импульса в волноводе

Если сторонние воздействия негармоничны, то создаваемые ими в волноводе нормальные волны также немонохроматичны. Для каждой отдельной нормальной волны стороннее воздействие создаст вообще как однородные, так и неоднородные волны. На больших расстояниях вдоль волновода от места приложения сторонних воздействий неоднородные волны успеют затухнуть, и каждую нормальную волну достаточно будет рассматривать только для частот выше критической частоты этой волны. С такими случаями встречаемся, например, в естественных волноводах (атмосфера, вода океанов, земная кора), где главный интерес представляет распространение волн на очень большие расстояния.

В диапазоне частот выше критической волновод является для каждой данной нормальной волны диспергирующей средой с определенным законом дисперсии, зависящим от свойств самого волновода. Поэтому профиль каждой нормальной волны в направлении оси волновода будет меняться по мере распространения. Особенно интересно распространение в волноводе широкополосного сигнала (например, звука взрыва в естественном волноводе). Поскольку групповая скорость каждой нормальной волны в волноводе зависит от частоты, волновод произведет «спектральный анализ» волны: вперед уйдут частотные составляющие, соответствующие большей групповой скорости, затем побегут составляющие с меньшей групповой скоростью и т. д., вплоть до минимальной групповой скорости, с которой данная волна может распространяться в волноводе. В результате получится «затягивание» сигнала но времени и по пространству, и, например, в точке приема, отстоящей на большом расстоянии от места взрыва в воздухе или в воде, вместо короткого импульса будет наблюдаться длинный осциллирующий сигнал.

В волноводе с идеальными стенками групповая скорость растет по мере повышения частоты. Значит, в таком волноводе раньше всего придет высокочастотная часть спектра, а затем все более низкие частоты, вплоть до критической (см. также § 28). Фактически волна с критической несущей частотой наблюдаться не будет: ее групповая скорость равна нулю. Практически это значит, что вблизи критической частоты даже очень малое поглощение в волноводе или при отражениях от стенок успеет поглотить всю волну.

Если в волноводе возбуждена не одна немонохроматическая нормальная волна, а несколько, то каждая даст на большом расстоянии от места создания свой сигнал и результирующая волна явится суперпозицией затянутых сигналов, отвечающих каждой нормальной волне. Это приведет к тому, что одновременно будут наблюдаться различные несущие частоты, поскольку дисперсионные соотношения различны для каждой нормальной волны.

Заметим, что вообще волновая картина затянутого сигнала (как, впрочем, и исходного сигнала) может быть различна для разных Поэтому, например, при наблюдении в море формы сигнала, регистрируемого гидрофонами, расположенными на разной глубине, различны и были бы различны, даже если бы удавалось принимать только одну нормальную волну, а не интерференцию нескольких нормальных волн. Только в волноводах, где -компонента волнового числа не зависит от частоты (как, например, в волноводе с идеальными стенками или со стенками в виде сосредоточенных масс), форма волны не зависит от координаты

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление