Государственный технический университет кафедра 406




Скачать 79.21 Kb.
НазваниеГосударственный технический университет кафедра 406
Дата конвертации10.04.2013
Размер79.21 Kb.
ТипДокументы


МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


КАФЕДРА 406


Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе

по “Электродинамике и распространению радиоволн”

на тему “Исследование волноводной линии передачи”


Выполнил студент группы 14-202:

Кряжин Д.И.


Преподаватель:

Трофимова Т.А.


МОСКВА 2008

Оглавление

Введение 4

Исходные данные 5

Определение параметров волновода 5

Получение выражений полей и токов 7

Задачи 10

Заключение 12

Список литературы 13


Введение


Для передачи энергии электромагнитного поля в радиотехнике используется направляющая система, по-другому ее называют линей передачи или волноводом. Направляющая система- это система, которая обеспечивает локальную передачу энергии электромагнитного поля в требуемом направлении. Прямолинейная и неизменная по величине поперечного сечения направляющая система называется регулярной.


Существует ряд требований к направляющим системам:

  • Малый коэффициент затухания.

  • Обеспечение передачи заданной мощности без электрического пробоя, температурного перегрева.

  • Простота конструкции.

  • Низкая стоимость.

  • Малые размеры и масса.


Для передачи различных диапазонов волн существуют различные линии передачи:

  1. Открытая двухпроводная линия передачи может использоваться в метровом и дециметровом диапазоне длин волн. В такой направляющей системе расстояние между двумя проводами должно быть много меньше длинны волны, передаваемой по линии, при нарушении этого условия происходит излучение энергии во внешнюю среду и наводки на линию от сторонних источников. По этому при уменьшении длинны волны необходимо сокращать это расстояние, что может привести к электрическому пробою линии.

  2. Закрытая (экранированная) двухпроводная линия. Такая линия передачи не излучает энергию во внешнюю среду и не подвержена наводкам, но обладает высокой стоимостью и сложной конструкцией.

  3. Коаксиальная линия передачи. Такая линия передачи используется в диапазонах длин волн от 1-3 м до 10 см.

  4. Цилиндрический полый волновод. Используется во вращающихся сочленениях и если вывод на антенну цилиндрический.

  5. Полосковые линии передачи. Полосковые линии, заполненные диэлектриком с высоким значением диэлектрической проницаемости, называются широкополосковыми.

  6. Прямоугольный полый волновод. Данный вид направляющей системы получил широкое распространение в радиотехнике. На его примере мы и будем исследовать волновую линию передачи в этой работе.

Исходные данные


      1. Размеры прямоугольного волновода: a = 8см, b = 4см

      2. Заполнение волновода – воздушное (z0=377 Ом)

      3. Тип волны H01



Определение параметров волновода


Вычислим рабочую длину волны данного нам волновода.

Для этого определим критическую длину волны типа H01 в этом волноводе.














Рабочую длину волны можно выбрать из интервала от 7,156 до 8 см.

Возьмём .


7,156 7,4 8 16







см.




закритический режим

докритический режим




Вычислим длину волны в волноводе:





Вычислим фазовую скорость:





Вычислим характеристическое сопротивление волны в волноводе:





Вычислим коэффициент распространения, отражающий набег фазы в единицу длины:


1/м.


Вычислим поперечное волновое число:


1/м.


Вычислим коэффициент распространения в направляющей системе:


1/м.


Вычислим предельную мощность передаваемую волноводом:


, где

кВ/см – предельная напряженность поля для воздуха.


МВт.

Получение выражений полей и токов


Выведем уравнения составляющих векторов ЭМ поля волны H01

Система уравнений связи для волны любого типа выглядит следующим образом:





Волны класса имеют только составляющую вдоль оси , следовательно . Исходя из этого, перепишем систему для волн:





Воспользуемся выражением для продольной составляющей поля Н:


, так как то




Найдём градиенты из уравнений связи:





Подставим найденные градиенты и получим систему уравнений связи для волны H01:





Итого имеем следующие составляющие ЭМ поля волны типа H01:





Структура поля в волноводе:





z

z

























y

. . .






x


y



E




H

x



Выведем уравнения для составляющих вектора поверхности плотности тока на стенках волновода. Тангенсальная составляющая магнитного поля достигает максимума у стенки волновода и вызывает появление поверхностного тока , где - нормаль к поверхности. Исходя из этого, можно записать выражения для поверхностных токов на каждой стенке волновода:





Подставим в эти выражения ранее найденные составляющие ЭМ поля:



x = 0;

x = a;

y = 0;

y = b;

Картина токов в волноводе:


Y


Z

X

a

b






S1

S2

S3

S4

Задачи


  1. Что изменится, если длину волны увеличить на 25%?







Было:


7,156 7,4 8 16







см.


Стало:


7,156 8 9,25 16







см.


Вывод: волна типа H01 перейдёт в закритический режим и распространяться не будет, в то время как волна типа H10, находящаяся в докритической для себя области, будет распространяться при длине волны .


  1. Что изменится, если при начальных условиях размер a увеличить в 1,5 раза?













Было:

7,156 7,4 8 16







см.


Стало:


7,4 7,59 8 12 24







см.


Вывод: волна H11, у которой рабочая длина волны попадает в недопустимый диапазон длин волн (так как находится в области от до , то есть близка к критическому режиму), из-за очень высокого коэффициента затухания практически не будет распространяться по волноводу. А волны H01, H20 и H10 для которых длина рабочей волны находится в докритической области, будут беспрепятственно распространяться по волноводу.

Заключение


В данной работе был рассчитан прямоугольный полый металлический волновод размером 4x8 см. для волны типа H01, работающий в одноволновом докритическом режиме.

В результате проведенных расчетов получены следующие значения:


  • Рабочая длина волны:

  • Длина волны в волноводе:

  • Фазовая скорость волны:

  • Характеристическое сопротивление волны:

  • Коэффициент распространения волны: 1/м.

  • Поперечное волновое число: 1/м.

  • Коэффициент распространения волны в направляющей системе: 1/м.

  • Предельная мощность, передаваемая по волноводу: МВт.


Кроме того были получены выражения для составляющих векторов ЭМ поля, определена структура поля:




A так же получены выражения для составляющих вектора поверхностной плотности тока на стенках волновода и определена картина силовых линий тока:




Список литературы


  1. Семенов Н.А. Техническая электродинамика. Учебное пособие для вузов. 1973

  2. Конспект лекций Трофимовой Т.А. по курсу ЭД и РРВ



Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Государственный технический университет кафедра 406 iconВологодский государственный технический университет
Ральное агентство по образованию вологодский государственный технический университет кафедра физики молекулярная физика, термодинамика...

Государственный технический университет кафедра 406 iconОбразовательный стандарт республики беларусь
Разработан учреждениями образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого», «Брестский государственный...

Государственный технический университет кафедра 406 iconМосковский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана. Кафедра «Э4»

Государственный технический университет кафедра 406 iconГосударственный комитет Российской Федерации по рыболовству Камчатский государственный технический университет
Кафедра технических наук Камчатского филиала Дальневосточного технического университета

Государственный технический университет кафедра 406 iconРоссийской Федерации Уральский государственный технический университет Кафедра «Автоматика и управление в технических системах»

Государственный технический университет кафедра 406 iconОмский государственный технический университет Кафедра
Специальность 230102 "Автоматизированные системы обработки информации и управления"

Государственный технический университет кафедра 406 iconОрловский государственный технический университет
Образцов П. И. Психолого-педагогические аспекты разработки и применения в вузе информационных технологий обучения. – Орловский государственный...

Государственный технический университет кафедра 406 iconУральский государственный технический университет кафедра радиотехнических систем
Проектирование системы измерения координат шара зонда и передачи цифровой информации

Государственный технический университет кафедра 406 iconДинамическая компенсация дополнительной погрешности прецизионного ацп
Фгбоу впо волгоградский государственный университет, физико-технический институт, кафедра радиофизики

Государственный технический университет кафедра 406 iconМинистерство образования и науки Российской Федерации Новосибирский государственный технический университет Кафедра общей физики Отчёт по проекту
Цель проекта


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница