_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ФЭТ

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Электродинамика»

Тема: Распространение электромагнитной волны в круглом волноводе

Студент гр. 4206		Зорин В. Н.
Преподаватель		Дроздовский А. В.

Санкт-Петербург

2016

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент Зорин В. Н.
Группа 4206
Тема работы: Распространение электромагнитной волны в круглом волноводе
Исходные данные: работа посвящена анализу процесса прохождения электромагнитной волны через круглый волновод. Размеры волновода для электромагнитного поля типа Н21 рассчитываются с учётом диапазона рабочих частот . В качестве материала диэлектрического заполнения используется поликор. Материалами покрытия стенок являются Al,Cu. Результаты расчёта размеров поперечного сечения направляющей системы приводятся с точностью до 0.1 мм.
Дата выдачи задания: 10.11.2016
Дата сдачи курсовой работы: 9.12.2016
Дата защиты курсовой работы: 15.12.2016
Студент			Зорин В. Н.
Преподаватель			Дроздовский А. В.

Аннотация

В работе рассчитаны размеры используемого волновода. Затем построены силовые линии векторов электромагнитного поля типа Н₂₁ и силовые линии токов. Исследован спектр мод, распространяющихся в волноводе. Проанализировано влияние материала диэлектрического заполнения волновода на его волновое сопротивление и на параметры электромагнитной волны. Оценено проникновение поля в стенки волновода.

Summary

The size of the waveguide is calculated. Then the power line of electromagnetic field vectors type H₂₁ and power line current were drawn. The spectrum of modes propagating in the waveguide was researched. The influence of the material of the dielectric filling the waveguide on its wave resistance, and the parameters of the electromagnetic wave were analyzed. Field penetration into the wall of the waveguide was rated.

Содержание

	Введение	4
1.	Расчёт размеров волновода	6
2.	Построение силовых линий векторов электромагнитного поля и силовых линий токов	7
3.	Исследование спектра мод	8
3.1.	Расчёт критических частот мод	8
3.2.	Построение дисперсионных кривых для всех мод	8
4. 4.1. 4.2.	Исследование влияния материала диэлектрического заполнения На волновое сопротивление На параметры электромагнитной волны	9 9 10
5.	Исследование проникновения поля в стенки волновода	0
		0
	Заключение	0
	Список использованных источников	0

Введение

Круглым волноводом называется металлическая труба с поперечным сечением в виде круга. В конце 70-х годов были построены и успешно эксплуатировались несколько опытных линий дальней волноводной связи протяжённостью 20-30 км. Так как аналогичные задачи решаются с помощью волоконно-оптических линий связи, круглые волноводы в настоящее время в качестве линий передачи на большие расстояния больше не используются. Основное их назначение – применение в качестве элементов в различных устройствах СВЧ, например, во «вращающихся узлах волноводных трактов». [1]

1. Расчёт размеров волновода

Расчёт рабочего диапазона длин волн

Определение критической длины волны Н₂₁ в волноводе

Волна типа Н₂₁ не может возникнуть в волноводе при условии

Тогда

()м

Отсюда радиус круглого волновода

Построение дисперсионной кривой для круглого волновода с заданной рабочей полосой частот:

- Продольное волновое число для волн магнитного типа

Рис. 1 Дисперсионная кривая

2. Построение силовых линий векторов электромагнитного поля и силовых линий токов

Поперечный разрез Продольный разрез

Рис. 2 Силовые линии векторов Е и Н для волны Н₂₁

В цилиндрической системе координат уравнение Гельмгольца примет вид

Решениями этого уравнения для магнитных волн будут:

Индекс m определяет, какое число узлов составляющих этих решений укладывается на половине окружности в поперечном сечении волновода. При m=2 зависимость от угла определяется функцией cos (), то есть 4 узла. Число n определяет число узлов составляющих векторов, укладывающихся вдоль радиуса волновода. При n=1 узлы составляющих будут находиться непосредственно на стенке волновода.

Что касается границы раздела:

1. линии вектора E должны быть перпендикулярны стенкам волновода

2. линии вектора H должны быть параллельны стенкам волновода