Электромагнитные волны, распространяющиеся в линиях передачи. Особенности решения уравнений Максвелла, расчет характеристик электромагнитного поля в проводящем прямоугольном волноводе. Сравнение полученных результатов с установленными по ГОСТ значениями.
При низкой оригинальности работы "Расчет характеристик электромагнитного поля в прямоугольном волноводе R100 c параметрами по ГОСТ 20900-75", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Целью данной курсовой работы является расчет характеристик электромагнитного поля в проводящем прямоугольном волноводе и сравнение полученных результатов с установленными по ГОСТ. расчет коэффициента затухания волны с длиной, выбранной из рабочего диапазона; Электромагнитная волна в устройствах и системах связи должна распространяться по определенному пути и достигать пункта назначения с наименьшими потерями. Эту функцию выполняют направляющие системы, их называют также линиями передачи или волноводами. Основными, широко используемыми линиями передачи закрытого типа, являются коаксиальный волновод, прямоугольный, круглый и эллиптический волноводы.Вопросы распространения волн в направляющих системах давно привлекли внимание ученых, занимающихся теорией электромагнитного поля. Первые исследования, относящиеся к волнам в полых трубках (волноводах), были проведены английским физиком Релеем еще в 1897 году. В зависимости от вида линий передачи в них могут распространяться электромагнитные волны четырех классов: - поперечные или Т-волны (поперечно-электромагнитные или ТЕМ-волны); Отсюда следует: структура поля волны ТЕМ в поперечном сечении не зависит от частоты, волна ТЕМ может распространяться лишь в таких направляющих системах, где возможно существование электростатического поля. Основным типом волны в волноводе называется волна, обладающая максимальной критической длиной волны.Прежде всего запишем развернутую формулу для критической длины волны Е-и Н-волн: (3.1) где m и n - целые положительные числа, которые для Н-волн могут порознь равняться нулю, а для Е-волн начинаются с единицы. Физически это означает, что при выполнении определенных условий в волноводе могут одновременно существовать различные по своей структуре и фазовой скорости Е-и Н-волны. Эти волны носят название «собственных волн» волновода и обозначаются Emn или Hmn, где латинские заглавные буквы определяют принадлежность собственной волны к классу Е-или Н-волн, а нижние индексы тип определяют тип собственной волны (т.е. структуру электрического и магнитного полей этой волны). Обратившись к системе уравнений для Е-волн (2.19), находим: (3.2) где - характеристическое сопротивление плоской однородной волны в свободном пространстве. И, наконец, можно выдержать такое соотношение между размерами волновода и частотой возбуждающего генератора, при котором в волноводе может распространяться только одна собственная волна, имеющая наибольшую из всех собственных волн критическую длину волны.При передаче энергии от генератора сверхвысоких частот к нагрузке, например к антенне, всегда добиваются наилучшего согласования нагрузки с генератором. При согласованной нагрузке в волноводе существует только бегущая электромагнитная волна, переносящая энергию от источника к потребителю. Если бы волновод был идеальным, то вся энергия, подводимая от генератора к волноводу, доходила бы до нагрузки. Так, если в волноводе существует бегущая волна типа H10, то амплитуды колебаний компонент Еу и Нх на разных расстояниях z от источника определяются выражениями: (5.1) где а - коэффициент затухания. СТРУКТУРЫ ПОЛЕЙ ВОЛН Н10, Н20, Н11 и Е11 В ВОЛНОВОДЕВ волноводах текут два вида токов: токи смещения - между стенками волноводов и токи проводимости - по внутренним поверхностям металлических стенок волновода. Система токов смещения и проводимости определяется структурой поля в волноводе. Величина поверхностных токов проводимости определяется из граничного условия H?=Js, в соответствии с которым плотность тока на поверхности проводника численно равна тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля у этой поверхности.Определим согласно значению ?кр интересующего нас типа поля и найдем длину волны в безграничной среде, аналогичной заполнению волновода, ?=СТ = c/f, (8.2) где - скорость волны, свободно распространяющейся в безграничной среде (в случае волновода, заполненного воздухом, м/с).? = с/f , где с-скорость света в вакууме, f - краевые значения диапазона частот. м. м. б) Рассчитаем критические длины волн Е11, Н10 и Н01: , где - ширина канала волновода; - высота канала волновода. Выберем частоту из рабочего диапазона (f1= 30 ГГЦ, f2=58 ГГЦ), f = 30•109 Гц =30 ГГЦ и определим ?: г) Найдем фазовую скорость волны Н10: , д) Найдем групповую скорость волны Н10: ; е) Рассчитаем коэффициент распространения волны в волноводе: ; ж) Рассчитаем характеристическое сопротивление волны Н10: , где a - ширина канала волновода; b - высота канала волновода; Данная волна Н10 удовлетворяет условию распространения волны в волноводе: ?кр1 ?0.Таблица 2 Сравнение расчетных данных с имеющимися табличными значениями Параметры волновода и волн внутри него Табличные данные Рассчитанные данные Погрешность Групповая скорость распространения волны, м/с 2,52*108 2,49*108 ? = 1,19%В ходе выполнения данной курсовой работы были решены следующие задачи: рассчитаны следующие параметры электромагнитной волны в проводящем прямоугольном волноводе: - диапазон длин волн прямоугольного волновода: ?1 = 10-2 м, ? 2 =
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
