Лабы / 10_lab подгон

Федеральное Агентство Связи Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования Ордена Трудового Красного знамени «Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра ТЭДиА

Лабораторная работа 10

«Исследование электромагнитного поля

в прямоугольном волноводе»

Выполнил Студент группы БПЗ1802

Аркадьев Илья Дмитриевич

Москва 2020

Цель работы:

1. Изучение структуры поля волны Н10 в прямоугольном волноводе

2. Расчёт основных параметров волн

3. Овладение методикой измерения основных характеристик волны

Структурная схема установки:

Структура поля волны Н10 в прямоугольном волноводе:

Расчетная часть

1. Формулировка условий, которым должны удовлетворять поперечные размеры прямоугольного волновода для создания в нём на рабочей частоте f = 2,5 ГГц одноволнового режима работы:

Одноволновым режимом работы линии передачи называют режим, при котором передача энергии производится только одним типом волны, причём обычно используется основная волна, имеющая наибольшую .

В прямоугольном волноводе одноволновой режим работы обеспечивается при размерах:

 и 

Для обеспечения одноволнового режима работа во всем используемом диапазоне длин волн   необходимо, чтобы выполнялись неравенства:   и 

Для указанной рабочей частоты f = 2,5 ГГц имеем

т. е. , откуда получаем следующие требования к размерам волноводов: и , т. е. и (мм)

Эти требованиям удовлетворяют стандартные волноводы:

№ 25 72×34 (мм),

№ 26 90×45 (мм),

№ 27 110×55 (мм),

2. Для выбранных прямоугольных волноводов рассчитать на заданной частоте коэффициент затухания, обусловленный потерями в стенках волноводов. По результатам расчетов выбрать волновод, обеспечивающий минимальное значение коэффициента затухания.

Исходные данные ε_r = 1, μ_r = 1 алюминиевый волновод.

Удельная проводимость алюминия

Магнитная постоянная:

Электрическая постоянная:

Абсолютная магнитная проницаемость:

Абсолютная диэлектрическая проницаемость:

Поверхностное сопротивление металла:

На заданной частоте сопротивление: Rs = 0.016 Ом

Х арактеристическое сопротивление среды: Zc=120π Ом

Коэффициент затухания вычисляется по формуле:

Волновод № 25: α=0.008

Волновод № 26: α=0.004

Волновод № 27: α=0.002

Выбираем волновод с наименьшим коэффициентом затухания: a = 110*10^-3 м,

b = 55*10^-3 м, λ = *10^-3 м

2. Для выбранного волновода рассчитать основные параметры волны Н₁₀ на заданной частоте.

Важнейшие параметры волны H₁₀ в волноводе №27:

Критическая длина волны: λ_кр=2*а=0,22 м

Продольное волновое число:

Длина волны в волноводе: 0,143 м

Характеристическое сопротивление волны H₁₀:

Фазовая скорость:

_{Скорость распространения энергии:}

Коэффициенты затухания для двух других металлов:

• Удельная проводимость меди: σ=5.8*10⁷

Поверхностное затухание меди на заданной частоте: Rs = 0.013

Коэффициент затухания для волновода № 17 из меди: α = 0.002

• _{Удельная проводимость латуни}: σ=2,41*10⁷

Поверхностное затухание латуни на заданной частоте: Rs = 0.02

Коэффициент затухания для волновода № 17 из латуни: α = 0.003

Таблицы значений измеренных величин:

x, мм	0	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40
I, мкА	0	2	6	13	25	32	28	10	5	2	0

z, мм	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
I, мкА	58	44	1	8	38	72	105	125	120	106	80	24	3	0	43	56

Измерение длины волны в диапазоне частот 3000МГц-3200Мгц:

f, МГц	3000	3050	3100	3150	3200
Λ, мм	193	181	162	154	145

Фазовая скорость:

f, МГц	3000	3050	3100	3150	3200
,	5,790	5,52	5,02	4,85	4,64

Скорость распределение энергии:

f, МГц	3000	3050	3100	3150	3200
,	1,55	1,63	1,79	1,85	1,93