Задание 2. Расчет объемного резонатора

Решение

1. Нарисовать картину поля заданного типа колебания (см. Приложение 2).

2. Записать выражения для компонент поля соответствующего типа колебаний. В эти выражения надо подставить числовые значения ,,, которые заданы типом колебаний и размерами а,b, d, R.

Для прямоугольного резонатора составляющие поля для колебаний типа :

;

;

;

;

; ;

_,

где ; ; .

, рад/м ; ,рад/м ;

, рад/м;

, В/м ;

, А/м ;

, В/м ; , В/м ; , В/м ; , В/м.

3. Найти резонансную частоту резонатора с заданным типом колебания.

Резонансные частоты в прямоугольном резонаторе с колебаниями типа

.

,рад/с.

4. Запасенную энергию электромагнитного поля W (считать, что заданное электрическое поле E равно соответственно ,или– амплитуде поля в том месте, где поле максимально).

Запасенная электромагнитная энергия в прямоугольном резонаторе с типом колебания

;

Дж.

5. Глубину проникновения в материал стенок.

.

, м.

6. Добротность резонатора Q без учета потерь в диэлектрике.

Добротность в прямоугольном резонаторе с колебаниями

,

_.

7. Постоянную времени . Определить, во сколько раз уменьшится запасенная в резонаторе энергия при свободных колебаниях за времяt=5 с.

Энергия при свободных колебаниях тратится на потери и постепенно уменьшается по закону

,

где - начальный запас энергии в резонаторе при;

- постоянная времени.

Собственная частота и резонансная частотасвязаны друг с другом через добротностьтак, что

.

Как видно, при больших добротностях в инженерных расчетах этой разницей в величинах резонансной и собственной частоты можно пренебречь и считать .

За время t энергия поля при свободных колебаниях уменьшается .

, с;

Задание 3. Тропосфера и её влияние на распространение радиоволн

3.1.Состав и строение тропосферы

Тропосфера — это ближайший к земной поверхности слой атмосферы, простирающийся до высоты 8-10км в полярных широтах и до 16—18км в тропиках. В тропосфере содержится до 4/5 массы газов, составляющих атмосферу, и почти все количество водяных паров.

В электрическом отношении тропосфера представляет собой весьма неоднородную среду, вследствие чего в ней происходит искривление траекторий радиоволн, а следовательно, изменение направления прихода волны и напряженности поля на данном расстоянии.

Чтобы учесть влияние тропосферы на распространение радиоволн, необходимо знать закономерности изменения и , которые определяются физико-химическими свойствами входящих в тропосферу газов. Относительный газовый состав тропосферы остается постоянным по всей высоте, изменяется лишь содержание водяных паров, которое зависит от метеорологических условий и убывает с высотой.

Нормальной тропосферой называют такую гипотетическую тропосферу, свойства которой отображают среднее состояние реальной тропосферы. Нормальную тропосферу характеризуют следующими свойствами: давлением у поверхности Земли (p = 0,1013 МПа), температурой (Т = 288 К) и относительной влажностью (S=60%). С увеличением высоты на каждые 100 м давление уменьшается на 1,2 кПа, температура — на 0,55 К. Границей нормальной тропосферы считают высоту 11 км.