Зависимость режима работы волновода от вида его нагрузки

Контрольная работа - Компьютеры, программирование

Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование

°теля (5) и согласованной поглощающей нагрузки (6).

 

 

Для прямоугольного волновода сечением 2310 мм, заполненного различными средами (см. таблицу 2), рассчитать для заданных в таблице 1 вариантов частоты f: коэффициент затухания ?, фазовую постоянную ?, модуль характеристического сопротивления , длину волны и фазовую скорость в прямоугольном волноводе, заполненного средой. Определить эквивалентную проводимость среды . В качестве исследуемых сред используются немагнитные среды. Относительная магнитная проницаемость m для немагнитных сред всегда равна единице, mа = m0.

В соответствии с вариантом имеем следующие условия:

Таблица 1.

последняя цифра пароля4Вариант123Частота, ГГц7,79,68,35№ вариантаСреда1ФторопластТекстолит

Для фторопласта:

Для текстолита:

 

1.Расчет коэффициента затухания в прямоугольном волноводе(18[3]).

электромагнитный поле волновод колебание

Для расчета коэффициента затухания, воспользуемся формулой:

 

, где

 

- длина волны в свободном пространстве,

= 2,0 и = 3,0 - относительная диэлектрическая проницаемость среды;

= 1 - относительная магнитная проницаемость среды;

а = 23 мм - размер широкой стенки волновода;

- тангенс угла диэлектрических потерь.

Для определения тангенса угла диэлектрических потерь воспользуемся формулой (8[4]):

 

, где

и , где

 

Для фторопласта:

 

 

Для текстолита:

Из полученных данных следует, что обе среды - являются диэлектриками ().

Определим длину волны в свободном пространстве на заданной частоте для расчета коэффициента затухания.

 

,

 

где с = 300•106 м/с - скорость света

Для фторопласта:

Для текстолита:

 

. Расчет фазовой постоянной в прямоугольном волноводе(15[3])

 

 

Для фторопласта:

Для текстолита:

 

. Расчет длины волны в прямоугольном волноводе(16[3])

 

 

Для фторопласта:

Для текстолита:

 

. Расчет фазовой скорости в прямоугольном волноводе (14[3])

 

 

Фазовая скорость Vф напр в прямоугольном волноводе определяется

 

,

 

Где ?=с/f , где с- скорость света, с=3*108 м/с.

а=0,023 м.

Для фторопласта:

Для текстолита:

 

. Расчет модуля характеристического сопротивления в среде с относительной диэлектрической проницаемостью e (17[3])

 

Рассчитаем модуль характеристического сопротивления для прямоугольного волновода заполненного определенными средами:

Для фторопласта:

- называется характеристическим (волновым) сопротивлением данной среды (5[3]):

 

 

Из (5) видно, что полностью определяется лишь параметрами самой среды.

 

 

Для текстолита:

 

 

. Расчет эквивалентной проводимости среды (8[4])

 

тогда

Для фторопласта:

См/м

Для текстолита:

См/м

 

Таблица результатов.

среда параметрыфторопласттекстолит, дБ/м0,92812,059,рад/м182,5243,54, Ом235,26143,99,м34,40•10-325,786•10-3V, м/с2,64•1081,99•108,См/м1,29•10-333,41•10-3

Вывод: В результате лабораторной работы исследовали влияние параметров реальных сред на процесс распространения электромагнитных волн. Выявили, что параметры волны (?, ?, ?, ?с,) распространяющейся в среде с потерями, практически мало отличаются от параметров волны в идеальной среде (среде без потерь), с теми же значениями ?а и а, но зависят от частоты, а в идеальной среде не зависят. Vф также зависит от частоты. Зависимость Vф от f называется дисперсией. Идеальная среда не обладает дисперсией.

По заданным параметрам двух сред рассчитаны основные параметры электромагнитной волны в прямоугольных волноводах, заполненных реальными средами фторопласта и текстолита.:

коэффициент затухания ?,

фазовую постоянную ?,

- модуль характеристического сопротивления ,

длину волны ,

фазовую скорость

Определена эквивалентная проводимость заданных сред ?экв.

 

Лабораторная работа №4

 

1.1Определим амплитуду отраженной волны

 

Амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей отраженной волны равны соответственно

 

(7.14) [4]

,

(6.2) [4]

 

где Е0 и Н0 - амплитуды напряженностей падающей волны;

Г - коэффициент отражения.

Коэффициент отражения равен

 

, (6.14) [1]

 

где Zc1 и Zc2 - характеристические сопротивления первой и второй сред.

Характеристическое сопротивление в вакууме (первая среда)

 

(3.42) [1]

 

Характеристическое сопротивление для второй среды

 

,

где - круговая частота гармонических колебаний

[3]

;

- абсолютная магнитная проницаемость для обеих сред одинакова

 

[2];

 

k2 - волновое число во второй среде равно

 

,

 

где - коэффициент затухания для второй среды

 

(6.8) [4],

 

где - абсолютная диэлектрическая проницаемость для реальной среды равна

 

(1.6) [4]

 

Электрическая постоянная для вакуума равна

(1.2) [3]

;

- тангенс угла диэлектрических потерь для второй среды равен

 

(5.4.3) [2]

 

Следовательно , а .

 

 

Фазовая постоянная для второй среды

 

(6.7) [4]

 

Тогда волновое число для второй среды равно

 

(рад/м)

 

Хара?/p>