По прямоугольному волноводу который заполнен воздухом
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
По прямоугольному волноводу, который заполнен воздухом (, ) и имеет длину , распространяется в одноволновом режиме сигнал, полностью поглощаемый нагрузкой и занимающий полосу частот от до , где – центральная частота полосы. Для бегущей волны основного типа и частоты в начале волновода на его оси комплексная амплитуда электрического поля имеет вид .
Требуется
Определить стандартные поперечные размеры волновода.
Для этого волновода рассчитать на краях полосы частот сигнала коэффициент ослабления , обусловленный потерей мощности в материале стенок и коэффициент полезного действия .
Рассчитать параметры бегущей по волноводу волны частоты (коэффициент фазы , фазовую скорость , скорость переноса энергии , длину волны в волноводе , характеристическое сопротивление ).
Написать формулы мгновенных значений всех компонент поля бегущей по волноводу волны частоты . Заменить буквенные обозначения известными числовыми значениями величин.
Получить выражения всех компонент поля волны для фиксированного момента времени , определяемого условием , и построить для этого момента картины векторных линий поля в характерных поперечных и продольных сечениях волновода.
Заменив металлические стенки волновода идеальным проводником, построить на их внутренней поверхности картины векторных линий плотности поверхностного электрического тока
С учётом полученных в п. 5 картин векторных линий определить расположение элементов связи (зонд, петля, узкая щель).
Исходные данные
Материал волновода – медь
ГГц – частота
кВ/м – амплитуда напряженности электрического поля
– относительная ширина диапазона
м – длина волновода
рад – начальная фаза
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Стандартные поперечные размеры волновода определяются с учётом длин волн, соответствующих граничным частотам рабочего диапазона. Максимальная и минимальная частоты:
ГГц
ГГц
Максимальная и минимальная длины волн:
мм
мм
Длина широкой стенки волновода для одноволнового режима определяется из соотношения:
; ; мм
По таблице выбирается волновод прямоугольного сечения размером 58х29 мм.
Коэффициент ослабления основной волны определяется выражением:
Активное поверхностное сопротивление проводника и характеристическое сопротивление воздуха:
и
Для минимальной длины волны:
Ом и Ом
Для максимальной длины волны:
Ом и Ом
КПД на минимальной и максимальной длинах волн соответственно:
Параметры электромагнитной волны в волноводе рассчитаны для средней частоты диапазона – мм.
Фазовая скорость:
м/с
Длина волны в волноводе:
м
Скорость распространения энергии:
м/с
Характеристическое сопротивление:
Ом
Коэффициент фазы:
рад/м
Мгновенные значения амплитуды напряжённости электрического и магнитного полей:
В/м
А/м
В момент времени , когда , выражения для мгновенных напряжённостей электрического и магнитного полей принимают вид:
В/м
А/м
Из этих выражений видно, что вектор Е имеет только одну составляющую и не зависит от координаты у
. Векторные линии Е начинаются и оканчиваются на широких стенках волновода.
Вектор Н имеет 2 составляющие и , его векторные линии представляют собой замкнутые петли, которые лежат в сечениях y =const, параллельных плоскостях хОz.
Преобразуем выражения для составляющих поля.
Для поперечных сечений волновода:
при z=0
=0 =0
при
=0
Для продольных сечений волновода:
при
=0
при
Картины векторных линий приведены на рисунок 2 (для Е – сплошные линии, для Н- пунктирные).
Т.к
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
