Исследование режимов работы прямоугольного волновода

Министерство по развитию информационных технологий и коммуникаций Республики Узбекистан




Каршинский филиал Ташкентского Информационно Технологического Университета


ЭМПиВ лабораторная работа №1
Подготовил студент 2-курса факультета ТТ-12-21 Raxmatov Faxriddin
Лабораторная работа №1
Тема: Исследование режимов работы прямоугольного волновода.
Исследование режимов работы коаксиального волновода. Исследование режимов работыволноводного направленного ответвителя.
Цель работы: изучение структуры поля волны Н10 в прямоугольном волноводе и расчѐт основных параметров этой волны, приобрести знания особенностей распространения электромагнитных волн в коаксиальном волноводах и изучить свойства волноводного направленного ответвителя и приобрести навыки определения его параметров.
Теоретическая часть
Общие свойства электромагнитных волн в линиях передачи I.Исследование режимов работы прямоугольного волновода.
В диапазоне сверхвысоких и крайне высоких частот (частота f>1 ГГц) в качестве линий передачи широко используются полые металлические трубы и диэлектрические стержни с различной формой
поперечного сечения. На рисунке 1.1 основные типы. Такие линии передачи
схематически показаны их называются волноводами.
Диэлектрические волноводы используются также и в оптическом диапазоне частот и называются световодами.
Образование волноводной волны
Прямоугольный волновод (рисунок 1.3) представляет собой металлическую трубу прямоугольного сечения, полую или заполненную диэлектриком, предназначенную для передачи мощности СВЧ.
Цифра 1 в записи H10 означает, что все составляющие
электромагнитного поля имеют одну вариацию поля вдоль оси oх. Цифра 0 означает, что все компоненты поля имеют постоянное распределение
вдоль оси oy (0 вариаций).
Прямоугольный волновод
1.2. Домашний расчѐт:
Чтобы в волноводе создался одноволновой режим, его размеры должны удовлетворять условию a< λ< 2a, где a – большая сторона прямоугольного волновода.
Дано: Гц – рабочая частота
Длина волны в волноводе – это расстояние между двумя ближайшими точками вдоль оси волновода, фазы колебаний которых отличаются на 2π.
Диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная или абсолютная диэлектрическая проницаемость) ε описывает способность материала к поляризации электрическими полями и определяется следу- ющим образом:
Здесь εr — относительная проницаемость, а ε0 — электрическая постоянная(или диэлектрическая проницаемость вакуума).
Исследование режимов работы коаксиального волновода.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Волны в направляющих системах
В дециметровом и сантиметровом диапазонах, в основном, используются
линии передачи закрытого типа, в которых вся энергия сосредоточена в пространстве, экранированном от внешней среды металлической оболочкой. Общие свойства электромагнитных волн в линиях передачи.
Магнитными или волнами Н, называют волны, у которых вектор магнитного поля, помимо поперечных составляющих, имеет продольную составляющую.
Продольная составляющая вектора электрического поля равна нулю (Нz≠0, Еz=0). Волны класса Н иногда называют поперечными электрическими волнами ТЕ.
В любой направляющей системе возможно существование большого числа
типов волн (из классов Е и Н), количество которых зависит от выбора рабочей длины волны λр (расстояние, на котором фаза волны изменяется на 2π называется длиной волны).
К объяснению разницы длины волны в волноводе и в воздухе.
1Домашний расчет:
Рассчитать значения волнового сопротивления Zв, фазовой Vф и групповой Vгр скоростей и длины волны Λ в волноводе в одноволновом режиме
1
√𝗌 𝜇
где с – скорость света в вакууме; с =
D – диаметр оплетки коаксиального кабеля;
d – диаметр центральной жилы коаксиального кабеля.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВОДНОГО НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Направленный ответвитель (НО) – прибор, служащий для ответвления из основного высокочастотного тракта части мощности одной из двух бегущих волн, распространяющихся по линии в противоположных направлениях. Простейшим НО является узкополосным. Он выполнен следующим образом.
Домашный расчѐт направленного ответвителя с электромагнитнойсвязью
По рассчитанной ранее величине переходного ослабления С13=14 определит амплитудный коэффициент связи kсв пользуясь следующей формулой
Найти характеристические сопротивления чѐтного Zчет и нечѐтного Zнеч типов колебаний по формулам
Где Z -- сопротивление входных и выходных плеч направленного ответвителя, поусловию равное 50 Ом.
Используя полученные ранее значения для характеристических сопротивлений и
для выбранной конфигурации направленного ответвителя, вычислит его геометрические размеры, исходя из следующих соотношений
Где d -- толщина диэлектрической подложки, выбранная нами ранее, равная 2 мм;
ε -- диэлектрическая проницаемость среды (ε = 5).
чет
неч