Курсовая работа, вариант №1
Описание файла
Документ из архива "Курсовая работа, вариант №1", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электродинамика и распространение радиоволн (эд и ррв)" из 9 семестр (1 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "электродинамика и распространение радиоволн (эд и ррв)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Курсовая работа, вариант №1"
Текст из документа "Курсовая работа, вариант №1"
МИРЭА
Курсовая работа
по
ЭД и РРВ
Задание 1
Вариант 1
Выполнил ст. гр
ВРУ-3-02
.
Проверил преподаватель
доц. Каменев В.Г.
2004
Задание
Определить размер широкой стенки a прямоугольного волновода с воздушным заполнением, в котором распространяется основная волна H10 на частоте f1 5.0 ГГц, если при переходе на частоту f2 10.0 ГГц и заполнении волновода диэлектриком с относительной проницаемостью ε 1.5 длина основной волны в волноводе уменьшается в 4 раза. Выбрать размер узкой стенки волновода b. Определить, какие высшие типы волн могут распространяться в заполненном диэлектриком волноводе с выбранными размерами на частоте f2. Вычислить параметры распространения волны VФ, Г, , WH в том и другом случаях. Нарисовать картину силовых линий полей и в трех проекциях. Принять, что 2b > a.
Теоретическая часть
В олновод представляет собой металлическую трубу произвольного сечения, внутри которой распространяются электромагнитные волны. Наиболее часто применяют волноводы прямоугольного (рис.1) сечения. В волноводах могут распространяться волны электрического типа и волны магнитного типа.
Анализ волн в волноводах производят посредством решения уравнения Гельмгольца для составляющих или при равенстве нулю тангенциальной составляющей вектора электрического поля на стенках волновода.
Каждый конкретный тип волны может распространяться в том случае, если
– длинна волны генератора, – критическая длинна волны.
Для волн типа Hmn и Emn в прямоугольном волноводе равна
a и b – размеры поперечного сечения волновода
Для нахождения фазовой скорости и длинны волны в волноводе, можно воспользоваться соотношением
Причем, если , то , если же , то
Из приведенных выше формул можно записать следующие выражения:
Где c – скорость света в свободном пространстве.
При a > b основным типом волны в прямоугольном волноводе является волна H10, для которой . Ближайшими высшими типами волн являются волны H20, H01, H11.
Волновое сопротивление WH равно
Расчетная часть
Вводные данные:
Найдем длины волн генераторов:
Общая формула для нахождения длинны волны в волноводе, выглядит так:
Составив и решив систему уравнений, можно найти критическую длину волны и длину волны в волноводе:
Подставляем значения и считаем систему. Получаем:
Длина волны в волноводе с диэлектриком равна:
Зная критическую длину волны можно определить размеры стенок волновода по формуле
в нашем случае можно упростить формулу, т.к. n = 0 а m = 1:
Из данной формулы можно определить только размер широкой стенки, размер узкой стенки мы можем выбрать из условия 2b > a.
Размер узкой стенки волновода b = 0,02 м = 20 мм.
Проверяем возможность существования волн в волноводах по условию:
тогда
Рассчитаем фазовую скорость, продольное волновое число, длину волну в волноводе и волновое сопротивление для первого волновода – с воздушным заполнением и частотой f1 5.0 ГГц.
Продольное волновое число Г1
Рассчитаем фазовую скорость, продольное волновое число, длину волну в волноводе и волновое сопротивление для первого волновода – с диэлектриком и частотой f2 10.0 ГГц.
Продольное волновое число Г1
Высшие типы волн, которые могут распространяться в данном волноводе с диэлектриком, можно вычислить по формуле
в волноводе могут распространяться только те волны, для которых выполняется условие
Расчет при различных m и n представлен в таблице
m | n | Выполнение условия | |
1 | 0 | 0,0734339 | + |
0 | 1 | 0,04 | + |
1 | 1 | 0,0351268 | + |
2 | 0 | 0,0367169 | + |
2 | 1 | 0,0270491 | + |
2 | 2 | 0,0175634 | – |
1 | 2 | 0,0192971 | – |
0 | 2 | 0,02 | – |
3 | 0 | 0,02447 | – |
Итак, из данной таблицы видно, что в волноводе со сторонами a = 36,7169 мм и b= 20 мм, заполненном диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 1,5, могут распространяться волны типа H10, H01, H11, H20, H21; E11, E21.
Картины силовых линий
К артина силовых полей для H10
К артина силовых полей для H01
К артина силовых полей для H11
К артина силовых полей для H20
К артина силовых полей для H21
К артина силовых полей для E11
Картина силовых полей для E21
Выводы
В данном курсовом проекте рассчитаны два волновода. Один волновод полый, т.е. заполнен воздухом, второй волновод заполнен диэлектриком. По результатам расчета видно, что при заданной частоте генератора, можно делать волноводы с меньшими сторонами в том случае, если волновод заполнить диэлектриком. Это свойство можно использовать для уменьшения габаритов и массы различной радиоаппаратуры работающей в диапазоне СВЧ.
Литература
-
Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов – М.: Наука, 1989г., 544с.
-
Баскаков С.И. и др. Сборник задач по курсу Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие – М.: Высшая школа, 1981г., 208с.