Расчет параметров волновода

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

Электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ФЭТ

 

 

Курсовая РАБОТА

 «РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В НАПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ»

Вариант №11

 

 

Студент гр. 5207		Виноградов А.Ю.
Преподаватель		Дроздовский А.В.

 

 

Санкт-Петербург

2017

Оглавление

 

                                                                                         

 

 

Задание к курсовой работе

Вариант 11

1. Рассчитайте размеры волновода для заданного типа электромагнитного поля с учетом заданного диапазона рабочих частот волновода с воздушным заполнением.

2. Постройте силовые линии векторов заданного типа электромагнитного поля и силовые линии токов в поперечном и продольном сечениях волновода.

3. Используйте спектр мод, распространяющихся в волноводе рассчитанного размера с воздушным заполнением в заданном диапазоне рабочих частот. Рассчитайте критические частоты мод, распространяющихся в волноводе в диапазоне рабочих частот. Постройте на одном графике дисперсионные кривые (в координатах Бриллюэна (ω-β)) для всех мод, попадающих в диапазон рабочих частот.

4. Исследуйте влияние материала диэлектрического заполнения волновода на его волновое сопротивление. Рассчитайте и постройте частотную зависимость волнового сопротивления волновода для заданного типа поля и заданного диэлектрика.

5. Исследуйте влияние диэлектрического заполнения на фазовую скорость и длину волны в волноводе, пренебрегая потерями в стенках волновода. Постройте на одном графике зависимость фазовой скорости волны от частоты в волноводе с воздушным заполнением и с заданным диэлектрическим материалом. Постройте аналогичные графики зависимости длины волны в волноводе от длины волны в вакууме.

6. Исследуйте проникновение поля в стенки волновода. Постройте на одном графике частотные зависимости толщины скин-слоя для двух заданных материалов покрытия стенок волновода.

Тип волновода	Тип поля	Диапазон рабочих частот, ГГц	Диэлектрик	Материал покрытия стенок волновода
Прямоугольный	Е12	0.9…6	Сапфир	Al, Ag

 

Расчет параметров волновода

Результаты расчета размеров поперечного сечения направляющей системы с точностью до 0.1 мм.

 

Используемые константы:

μ₀=4𝜋*10^-7

ε₀=8.85*10^-12

с=3*10⁸

f_min =0.9 ГГц

f_mах =6 ГГц

 

Задано поле Е₁₂, следовательно, m=1, n=2.

 

Размеры поперечного сечения найдём при помощи программы Mathcad и функций Given, Find. a, b- искомые размеры волновода, где считается что b=

a=0.177м; b=0.069м.

Дисперсионные кривые

 

                                                                                                                             

Тип поля	E02	E11	E22	E32
fкр, ГГц	4.359	2.529	5.057	5.813

 

f_max=8*10⁹ Гц

 

Рис. 3 Дисперсионные кривые в координатах Бриллюэна (ω – β)

4. Частотная зависимость волнового сопротивления волновода для поля E₁₂ и заданного диэлектрика (Сапфир)

 

 

Рис. 5 Частотная зависимость волнового сопротивления с воздушным и сапфировым заполнениями