Розрахунок структури електромагнітних полів - Курсовая работа

На сьогоднішній день технології та пристрої НВЧ в більшості випадків визначають технічну та економічну ефективність систем радіозвязку, телебачення, радіолокації, радіонавігації тощо. Саме нестача вільних частот в освоєному діапазоні є однією з причин виникнення інтересу до розробки приладів, що працюють на частотах у десятки ГГЦ та більше. Умови радіоприйому в діапазоні НВЧ відрізняються тим, що на цих частотах в меншій мірі, ніж, наприклад, на метрових хвилях, проявляється негативний вплив зовнішніх завад.Осесиметричне тіло радіуса R знаходиться в однорідному зовнішньому електричному полі Отримати аналітичні вирази для потенціалів Для заданих чисельних значень параметрів (таблиця 1.1) задачі побудувати сімейство еквіпотенціальних ліній у площині, яка перпендикулярна осі симетрії тіла. Знайти вектор електричної індукції D в точці M.Розвязання проводиться в сферичних координатах, які звязані з центром кулі, r - радіус-вектор точки спостереження, вісь Z направлена вздовж прикладеного електричного поля (рис.1.1). Із врахуванням азимутальної симетрії задачі полу буде описуватися рівнянням: IMG_59ff65a9-b6b4-4b4f-bf17-8c96e9323401 Для інтегрування даного рівняння використаємо метод розкладу змінних і шукану функцію представимо у вигляді: IMG_91b5616b-cfa1-4316-93ff-7268a8413b0b Повний розвязок буде мати вигляд: для внутрішньої області Для знаходження сталих інтегрування необхідно врахувати не тільки граничні умови на поверхні кулі, але і поводження потенціалу на нескінченності.Для заданого типу хвилі з початковою амплітудою поля Е0 = 5 КВ/см, розповсюджуваною в прямокутному хвилеводі січенням а х b мм, отримати аналітичні вирази повздовжніх і поперечних компонент полів в комплексній формі запису і для миттєвих значень. Для чисельних параметрів задачі побудувати епюри полів по осям х, у, z, а також картину розподілення полів в плоскостях ху і xz.Спростимо рівняння шляхом підстановки рішення вигляду: IMG_a8f6d543-d582-4d5b-8c8a-3c3d48485f1e , де Для рішення скористаємося методом розділення змінних: IMG_cac4f1e6-6ef6-4a57-83b6-064ebe17a883 підставимо у попереднє рівняння і отримаємо: IMG_cc00dd02-f54a-48fb-abad-999f4c69c39c . Сума двох незалежних функцій в лівій частині рівняння може прирівнятися постійному тільки тоді, коли кожна з цих функцій є постійним числом. Виходячи з співвідношення, маємо вираз для амплітуди (хвильовий множник опускається) поперечної складової електричного поля Для знаходження поперечних компонент поля скористаємося рівняння Максвелла в проекціях на осі координат при умові Н<z = 0:>У даній роботі були проаналізовані основні параметри і області застосування таких ліній передач, як круглі та еліптичні хвилеводи, лінії передач з хвилею типу Т, лінії поверхневих хвиль та сповільнювальні системи. Хвиля може почати розповсюдження під певним кутом до ліній поля E, а кількома сантиметрами далі по довжині хвилеводу може завернутися навколо будь-якої частинки. У круглих хвилеводах можуть одночасно поширюватися сигнали обох напрямків лінійної поляризації (вертикальної або горизонтальної) або сигнали з круговою поляризацією. Спрямовувальні системи, вздовж яких поширюються поверхневі хвилі, називаються сповільнювальними, бо фазова швидкість поверхневих хвиль менша швидкості світла.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Розрахунок структури осесиметричних стаціонарних електромагнітних полів

1.1 Розвязок задачі

Розділ 2. Розрахунок структури змінних електромагнітних полів в хвилеводі

2.1 Умова задачі

Висновки

Список літератури

У даній роботі були проаналізовані основні параметри і області застосування таких ліній передач, як круглі та еліптичні хвилеводи, лінії передач з хвилею типу Т, лінії поверхневих хвиль та сповільнювальні системи.

Головний недолік круглого хвилеводу - вузькосмуговість і непередбачуваність розташування площин E-та H-полів. Хвиля може почати розповсюдження під певним кутом до ліній поля E, а кількома сантиметрами далі по довжині хвилеводу може завернутися навколо будь-якої частинки. У круглих хвилеводах можуть одночасно поширюватися сигнали обох напрямків лінійної поляризації (вертикальної або горизонтальної) або сигнали з круговою поляризацією. У еліптичних хвилеводах зберігається положення площини поляризації незалежно від трасування хвилеводу. Можуть поширюватися дві групи хвиль: парні магнітного

IMG_c2c95f5d-7f7a-41e4-8079-a10902328122 й електричного

IMG_9a62d234-afdc-4ccd-8b39-2b7279f89247 типів та непарні. Спрямовувальні системи, вздовж яких поширюються поверхневі хвилі, називаються сповільнювальними, бо фазова швидкість поверхневих хвиль менша швидкості світла. Їх доцільно застосовувати як ЛП з метою зниження втрат потужності. Сповільнювальні системи знаходять широке застосування як основний елемент електронних приладів НВЧ з біжучою хвилею, ліній передачі оптичного діапазону та антен біжучої хвилі.

Також був проведений розрахунок структури електромагнітних полів у прямокутному хвилеводі для хвилі H24. Отримана фазова швидкість

Vф = 1,072Ч

IMG_b46f5bf2-1535-470c-813c-4c3aa3344c5b

IMG_c2734e72-8d17-492c-b4c5-0ce3f90c4da5 м/с, а групова швидкість Vгр = 8,38

IMG_1b5fedb1-e876-44c9-be68-daa046b7e63f

IMG_3aba8eb2-94b9-42ea-b0d2-1fd3330edd6c м/с. Залежність цих швидкостей від частоти представлена на рисунку 2.9.

1) Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. - М.: Высшая школа, 1986.

2) Конструирование экранов и СВЧ устройств. /Под редакцией Черну- шенко А.М. - М.: Радио и связь, 1990, - 350 с., наявність в бібліотеці - Б45

3) Удачин В.Г., Німець П.В. Пристрої та техніка надвисоких частот.

Ч.І. Основи електродинаміки. ХАИ, 1994 - 80 с., наявність на кафедрі - Б80.

4) Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учебн. пособие для радиотехнических спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1988 - 432 с., наявність в бібліотеці - Б12.

5) Татур Т.А. Основы теории электромагнитного поля: Справочное пособие. - М.: Высшая школа, 1989.

6) - Науково-популярний блог.

7) Методичні вказівки до виконання курсової роботи "Расчет структуры к электромагнитных полей" по дисципліні "Теорія поля". - Суми: СУМДУ, 1997.

?aciauaii ia Allbest.ru