Анализ ЭМВ Н- и Е-типов в прямоугольном волноводе

Сентябрь 4, 2022

Главная
Физика
Анализ ЭМВ Н- и Е-типов в прямоугольном волноводе

Содержание

2. Основные расчетные формулы: 1. Критическая длина волны в прямоугольном волноводе , (4.1) где m, n –
3. . (4.3) 3. Длина волны в волноводе, заполненном диэлектриком . (4.4) 4. Волновое сопротивление волновода, заполненного
4. Если волновод заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью , то вместо необходимо использовать волновое сопротивление диэлектрика,
5. 6. Коэффициент затухания волны типа , дБ/м (4.9) где ; – проводимость стенок волновода. 7. Размер
6. Примеры решения типовых задач 1. Выбрать стандартный тип волноводной линии передачи прямоугольного сечения, в котором используется
7. м. Размер широкой стенки волновода выбираем, исходя из формулы (4.10) , тогда, м. Выбираем стандартное значение
8. В свою очередь , определяется согласно (4.7) при . В соответствии с выражением (4.8) Вт. С
9. Следовательно, коэффициент затухания согласно (4.9) составит дБ/м. Итак, в качестве волноводной линии передачи прямоугольного сечения выбираем
10. 2. Для азимутального радиомаяка выделен частотный поддиапазон МГц. В качестве линии передачи применяется прямоугольный волновод с
11. Согласно (4.10), заданная линия передачи обеспечивает нормальную работу в диапазоне (5,5...8 см). Длина волны в волноводе
12. Волновое сопротивление волновода для волны определяется по соотношению (4.5) , Ом. Таким образом, ; ; .
13. 3. Прямоугольный волновод сечением 23 *10 мм служит для передачи сверхвысокочастотных импульсов с прямоугольной огибающей. Длительность
14. и имеет вид, изображенный на рисунке 4.1. Рисунок 4.1 Искажения формы импульсов в волноводной линии передачи
15. Если принять ширину спектра равной ширине его главного лепестка, тогда крайние частоты спектра будут равны: ГГц,
16. нс. Таким образом, разность группового времени запаздывания для различных составляющих спектра сигнала оказывается соизмерим с длительностью
17. 4. На какую мощность рассчитана линия передачи при средней частоте излучаемого сигнала МГц, если наибольшая напряженность
18. Практически см, см. Из условия (4.10) можно определить, что такой волновод применяется в диапазоне длин волн
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Основные расчетные формулы:
1. Критическая длина волны в прямоугольном волноводе
, (4.1)
где

m, n – индексы, соответствующие типу волны ( или ); а и b – размеры соответственно широкой и узкой стенок волновода.
2. Фазовая и групповая скорости волны в волноводе, заполненном диэлектриком с относительными диэлектрической проницаемостью ε и магнитной проницаемостью, равной единице
, (4.2)

Слайд 3

. (4.3)
3. Длина волны в волноводе, заполненном диэлектриком
. (4.4)
4.

Волновое сопротивление волновода, заполненного воздухом:
для волны Н-типа
, (4.5)
для волны Е-типа
, (4.6)

Слайд 4

Если волновод заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью , то вместо

необходимо использовать волновое сопротивление диэлектрика, равное . Длина волны также должна соответствовать диэлектрику.
5. Предельная и допустимая мощности, передаваемые по волноводу для волны типа
, (4.7)
, (4.8)
где – предельная напряженность электрического поля (для волновода, заполненного воздухом кВ/см); КБВ – коэффициент бегущей волны в волноводе (в режиме бегущих волн КБВ=1).

Слайд 5

6. Коэффициент затухания волны типа
, дБ/м (4.9)
где ; –

проводимость стенок волновода.
7. Размер поперечного сечения прямоугольного волновода, обеспечивающего работу только на основном типе волны
, (4.10)
(4.11)
где – соответственно рабочая, максимальная и минимальная длины волн;
– минимальный размер узкой стенки при котором исключается пробой волновода (определяется согласно соотношению (4.7)).

Слайд 6

Примеры решения типовых задач
1. Выбрать стандартный тип волноводной линии передачи прямоугольного

сечения, в котором используется волна H10. Стенки волновода посеребрены. Рабочая частота 9,8 ГГц, ширина спектра сигнала 900 МГц, мощность в импульсе не менее 15 кВт.
Решение
Определим рабочую длину волны в свободном пространстве
м.
Определим максимальную и минимальную длину волны в свободном пространстве
м,

Слайд 7

м.
Размер широкой стенки волновода выбираем, исходя из формулы (4.10)
,
тогда,

м.
Выбираем стандартное значение широкой стенки волновода, равное
см.
Размер узкой стенки волновода определяется в основном возможностью пробоя и необходимостью распространения волны , т.е. отсутствовала волна (выбирается из неравенства (4.11))
.

Слайд 8

В свою очередь , определяется согласно (4.7) при
.
В соответствии

с выражением (4.8)
Вт.
С учетом того, что для волновода заполненного воздухом Епр= B/cм
см.
Таким образом см.
Выбираем стандартное значение узкой стенки волновода, равное 1 см.
Значение проводимости стенок посеребренного волновода составляет См/м .

Слайд 9

Следовательно, коэффициент затухания согласно (4.9) составит
дБ/м.
Итак, в качестве волноводной линии передачи

прямоугольного сечения выбираем стандартный волновод с размерами мм.

Слайд 10

2. Для азимутального радиомаяка выделен частотный поддиапазон МГц. В качестве линии

передачи применяется прямоугольный волновод с поперечными размерами см. В волноводе используется волна . Необходимо определить:
длину волны в волноводе ;
фазовую скорость ;
волновое сопротивление .
Решение
На основании соотношения (1) найдем критическую длину волны
см.
Длина волны генератора
см.

Слайд 11

Согласно (4.10), заданная линия передачи обеспечивает нормальную работу в диапазоне (5,5...8

см).
Длина волны в волноводе определяется по соотношению (4), причем
см.
Фазовая скорость волны в волноводе определяется по соотношению (4.2)
м/с.

Слайд 12

Волновое сопротивление волновода для волны определяется по соотношению (4.5)
,
Ом.
Таким образом,

; ; .

Слайд 13

3. Прямоугольный волновод сечением 23 *10 мм служит для передачи сверхвысокочастотных

импульсов с прямоугольной огибающей. Длительность импульсов
нс, несущая частота ГГц. Длина линии l=60 м. Оценить качественно величину искажений импульсов, вызванных дисперсией волновода.
Решение
В прямоугольном волноводе сечением 23* 10 мм при частоте ГГц может распространяться лишь волна .
Определим критическую частоту
ГГц.
Как известно, спектр прямоугольного высокочастотного импульса в области положительных частот описывается выражением

Слайд 14

и имеет вид, изображенный на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1
Искажения формы импульсов в

волноводной линии передачи вызываются различным временем группового запаздывания для различных составляющих спектра сигнала

Слайд 15

Если принять ширину спектра равной ширине его главного лепестка, тогда крайние

частоты спектра
будут равны:
ГГц,
ГГц.
Разность группового времени запаздывания
.
Учитывая, что групповая скорость волны в волноводе определяется по соотношению (4.3), при
окончательно получим

Слайд 16

нс.
Таким образом, разность группового времени запаздывания для различных составляющих спектра

сигнала оказывается соизмерим с длительностью импульса. Вследствие этого передаваемый импульс "расплывается" по ширине примерно вдвое.

Слайд 17

4. На какую мощность рассчитана линия передачи при средней частоте излучаемого

сигнала МГц, если наибольшая напряженность электрического поля не должна превышать половины пробивной напряженности
кВ/см?
Решение
Условимся, что в качестве линии передачи используется прямоугольный волновод, в котором распространяется основной тип волны.
Определим длину волны генератора
м.
Размер широкой стенки волновода можно выбрать из условия
.

Слайд 18

Практически
см,
см.
Из условия (4.10)
можно определить, что такой волновод применяется

в диапазоне длин волн см.
Критическая длина волны для
см.
Предельная мощность, передаваемая по волноводу:
кВт.
Допустимая мощность:
кВт.

Анализ ЭМВ Н- и Е-типов в прямоугольном волноводе

Содержание

Основные расчетные формулы:1. Критическая длина волны в прямоугольном волноводе , (4.1)где

. (4.3)3. Длина волны в волноводе, заполненном диэлектриком. (4.4)4.

Если волновод заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью , то вместо

6. Коэффициент затухания волны типа , дБ/м (4.9)где ; –

Примеры решения типовых задач 1. Выбрать стандартный тип волноводной линии передачи прямоуголь­ного

м.Размер широкой стенки волновода выбираем, исходя из формулы (4.10) ,тогда,

В свою очередь , определяется согласно (4.7) при .В соответствии

Следовательно, коэффициент затухания согласно (4.9) составитдБ/м.Итак, в качестве волноводной линии передачи

2. Для азимутального радиомаяка выделен частотный поддиапазон МГц. В каче­стве линии