Завдання №1

1. Поле, яке потребує дослідження, створюється магнітними хвилями, так як .

К

(2.2)

омплексна амплітуда вектора напруженості електричного поля:

Комплексна амплітуда вектора напруженості магнітного поля:

(2.3)

Згідно з даними з табл. 1.1 розрахуємо:

- довжину хвилі у вільному просторі

- критичну довжину хвилі

- поздовжнє хвильове число

Враховуючи значення m та n, комплексні амплітуди векторів напруженості електричного та магнітного полів будуть мати вигляд:

де

Підставивши значення, отримаємо:

2. Знайдемо напруженості електричного поля хвилі та магнітного поля в хвилеводі 1 в точці з координатами (x,y,z) у даний момент часу:

3. Визначимо напрямок подачі енергії в хвилеводі в даний момент часу в даній точці простору:

Рисунок 2.1.

Завдання №2

1. Визначимо хвилі, які можуть поширюватися у хвилеводах 1 і 3. Номери хвиль вищого порядку обираємо довільно. Розрахунки проведемо за наступними формулами. Результати зведемо в таблицю 2.1.

Параметри хвиль у хвилеводі 1

Таблиця 3.1

		[м]	[ГГц]	[м/с]	[м/с]	[Ом]
0	1	0.26	1.154	3.033	2.968	381
0	2	0.13	2.308	3.137	2.869	394
0	3	0.086	3.488	3.344	2.691	420
1	0	0.56	0.535	3.007	2.993	378
1	1	0.24	1.25	3.038	2.962	382
1	2	0.13	2.308	3.137	2.869	394
1	3	0.085	3.529	3.354	2.684	421
2	0	0.28	1.071	3.028	2.972	381
2	1	0.19	1.579	3.062	2.939	385
2	2	0.12	2.5	3.163	2.846	397
2	3	0.082	3.659	3.385	2.658	425
3	0	0.19	1.579	3.062	2.939	385
3	1	0.15	2.0	3.101	2.902	390
3	2	0.11	2.727	3.197	2.815	402
3	3	0.07	4.286	3.572	2.519	449

В хвилеводі 3 поширюються хвилі:

м,

м,

м.

Згідно завдання в хвилеводі 3 поширюється основна хвиля, тобто та, що має найбільшу довжину, а саме , її основні параметри:

ГГц,

м/с,

м/с,

Ом.

Зобразимо структуру поля хвилі в різних перерізах хвилеводу (рис.2.2). Структура хвиль у хвилеводі 3 така сама, тільки зміняться розміри поперечного перерізу.

Рис. 3.1 - Структура поля хвилі в різних перерізах хвилеводу

2. Діапазон частот поширення хвиль в хвилеводі 1 для:

3. Діапазон одномодового поширення хвилі в хвилеводі 1:

Діапазон одномодового поширення хвилі в хвилеводі 3 від 0 до 5.35 ГГц

4. Побудуємо графіки залежності фазової та групової швидкості від частоти.

Таблиця 3.2 Дані для побудови графіків

№	1	2	3	4	5	6	7	8
[ГГц]	3,137	4	5	6	7	8	9	10
[м/с]		4,661	3,79	3,48	3,33	3,24	3,19	3,15
[м/с]	0	1,931	2,372	2,58	2,698	2,772	2,821	2,85

Рис. 3.2 – Графіки і

Завдання №3.

1. Зобразимо принципову схему пристрою:

Рис. 4.1 Схема пристрою передачі та приймання на одну антену

2. Описання призначення кожного вузлу хвилеводного пристрою

АП – постійний атенюатор з внесеним затуханням 3дБ

ЦУ – триплечий Y-циркулятор з розв’язкою між плечима 1 та 2 – 0.5дБ, між плечима 1та 3 – 30дБ

РА (рупорна антена) - на дециметрових і більш коротких хвилях широке розповсюдження знаходять рупорні антени. Перевагами рупорних антен є простота і непогані діапазонні властивості. Самостійно рупорні антени найчастіше використовуються у вимірювальних установках. Крім того, рупори використовуються для опромінення дзеркальних і лінзових антен, а також у конструкціях антен інших типів, наприклад імпедансних. У якості рупорних антен можна використовувати відкритий кінець хвилеводу, -секторіальний, -секторіальний, пірамідальний і конічний рупори. Так як фазова швидкість хвилі поблизу розкриву рупора наближається до швидкості світла, то різко зменшується відбиття хвилі від випромінюючої поверхні розкриву.

РПП (радіоприймальний пристрій) – власне пристрій прийому інформації, у якості якого може виступати прийомна антена, наприклад рупорна.

ДВ – детекторна вимірювальна секція з мілівольтметром, ККД 80%

3. Визначення потужностей, що надходять на вхід вузлів C і E

РПДР складає 10 мВт. Після проходження ПП (трансформатора хвиль), ККД якого складає 80% згасає(10lg0.8=1дБ). Після проходження АП згасає на 3 дБ, тобто сумарне згасання складає 4 дБ.

На вході РА загальне згасання складає 4,5дБ.

На вході РПП загальне згасання складає 34 дБ.

Переведемо дБ у коефіцієнти:

4. Описати принцип дії хвилеводних вузлів досліджуваного хвилеводного пристрою.

Опис сх­еми. Р­аді­оп­ер­ед­а­вальний пр­истрій (РПДП) п­оту­­жністю 10 мВт пр­ацює на ч­а­ст­оті f ГГц і зб­уджує в пр­я­мокут­ному хв­ил­ев­оді 1 з п­оп­ер­ечним п­ер­ер­ізом спектр влас­ни­х­ х­ви­ль ­та .­ Транс­формат­ором­ ­2­ власні хви­л­і хвилев­од­у ­1 перетво­рю­ют­ься в о­сн­ов­ну хвилю стан­дарт­но­г­о прямокутн­ог­о­ хвилеводу ­3 ­з­ попер­ечним ­пе­ре­різом . К­К­Д трансф­орматору­ 2­ до­рівнює­ 80%.­ Осно­в­на хвиля хвилеводу 3 надх­о­дить у п­ри­стрій, я­кий мі­ст­ит­ь ідель­но узго­д­ж­е­н­і хвил­еводн­і вузли A, B­, C, ­D ­т­а ­E. Ці­ вузли­ ви­конані­ ­на базі хвилеводу 3, в ­я­ко­му мо­жл­ив­е­ р­озповс­юджен­ня тільки основног­о ­ти­пу хвил­і. Ти­п в­узлів­ A­,­ ­B, C, ­D т­а E, часто­та передавальго при­ст­рою, розміри ­ і­ хвилеводу 3 визна­чаються варіантом досліджуваного пристрою.

Рис. 3.2 Прямокут­ний хвилевод в декартовій системі координат