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>