
- •Міністерство освіти та науки України Запорізький національний технічний університет Методичні вказівки
- •“Електродинаміка та поширення радіохвиль”
- •Перелік скорочень
- •1 Загальні методичні вказівки
- •2 Робоча програма першої частини курсу "Електродинаміка та поширення радіохвиль"
- •2.1 Вектори електромагнітного поля
- •Контрольні питання до теми 2.1
- •2.2 Основні рівняння електродинаміки як результат узагальнення дослідницьких фактів
- •Контрольні питання до теми 2.2
- •2.3 Деякі наслідки основних рівнянь електродинаміки
- •Контрольні питання до теми 2.3
- •2.4 Хвильові рівняння. Електродинамічні потенціали
- •Контрольні питання до теми 2.4
- •2.5 Випромінювання електромагнітних хвиль
- •Контрольні питання до теми 2.5
- •2.6 Плоскі електромагнітні хвилі в однорідному ізотропному середовищі
- •Контрольні питання до теми 2.6
- •2.7 Хвильові явища на межі розділу двох середовищ
- •Контрольні питання до теми 2.7
- •2.8 Електромагнітні хвилі в напрямних системах
- •Контрольні питання до теми 2.8
- •2.9 Об'ємні резонатори
- •Контрольні питання до теми 2.9
- •3 Перелік лабораторних робіт
- •4 Контрольні завдання
- •4.1 Вказівки до виконання контрольних робіт
- •4.2 Завдання до контрольної роботи №1 Завдання 1. Векторна алгебра Задача №1.1
- •Задача №2.1
- •Задача №3.7
- •Задача №3.8
- •Задача №3.9
- •Завдання 4. Миттєві та комплексні значення амплітуд векторів та Задача №4.1
- •Задача №4.2
- •Задача №4.3
- •Задача №4.4
- •Задача №4.5
- •Задача №4.6
- •Задача №4.7
- •Задача №4.8
- •Задача №4.9
- •Задача №4.10
- •Задача №4.11
- •Задача №4.12
- •Задача №4.13
- •Задача №4.14
- •Задача №4.15
- •Задача №4.16
- •Задача №4.17
- •Задача №4.18
- •Задача №4.19
- •Задача №4.20
- •Задача №5.1
- •Задача №5.2
- •Задача №5.3
- •Задача №5.4
- •Задача №5.5
- •Задача №5.6
- •Задача №5.7
- •Задача №5.8
- •Задача №5.9
- •Задача №5.10
- •Задача №5.15
- •Задача №5.16
- •Задача №5.17
- •Задача №5.18
- •Задача №5.19
- •Задача №5.20
- •Завдання 6. Електромагнітні хвилі у напрямних системах Задача №6.1
- •Задача №6.2
- •Задача №6.3
- •Задача №6.4
- •Задача №6.5
- •Задача №6.6
- •Задача №6.7
- •Задача №6.8
- •Задача №6.9
- •Задача №6.10
- •Задача №6.11
- •Задача №6.12
- •Задача №6.13
- •Задача №6.14
- •5 Робоча програма другої частини курсу "Електродинаміка та поширення радіохвиль"
- •5.1 Загальні питання поширення радіохвиль
- •Контрольні питання до теми 5.1
- •5.2 Вплив поверхні Землі на поширення радіохвиль
- •Контрольні питання до теми 5.2
- •5.3 Тропосфера і її вплив на поширення радіохвиль
- •Контрольні питання до теми 5.3
- •5.4 Іоносфера і її вплив на поширення радіохвиль
- •Контрольні питання до теми 5.4
- •5.5 Завади. Електромагнітна сумісність при поширенні радіохвиль
- •Контрольні питання до теми 5.5
- •5.6 Особливості поширення радіохвиль різних діапазонів
- •Контрольні питання до теми 5.6
- •6 Завдання до контрольної роботи №2
- •7 Приклади рішень задач Задача 1
- •Рішення
- •Задача 2
- •Рішення
- •Задача 3
- •Рішення
- •Задача 4
- •Рішення
- •Задача 5
- •Рішення
- •Рекомендована література
Задача №6.10
Заданий прямокутний хвилевід. Розміри стінок хвилеводу: широка стінка а=8,0 см, вузька b=6,0 см. Довжина хвилі у вільному просторі =9,0 см. По хвилеводу поширюється хвиля типу Е11. Відбиття від дальнього кінця хвилеводу відсутнє. Потужність, що передається, дорівнює Р=50,0 Вт.
Знайти в точці з координатами х=2,0 см, у=2,0 см усі складові електричного поля. Побудувати структуру поля хвилі типу Е21 та розподіл складових цієї хвилі.
Задача №6.11
Заданий круглий хвилевід. Діаметр хвилеводу дорівнює 2а=10,0 см. Довжина хвилі у вільному просторі дорівнює =8,0 см. Відбиття від дальнього кінця відсутнє. Потужність, що передається, дорівнює Р=12,0 Вт.
Знайти
максимальну напруженість електричного
поля та згасання
для хвилі E11,
якщо хвилевід зроблено з міді.
Побудувати структуру поля хвилі типу Н21 та розподіл складових цієї хвилі.
Задача №6.12
Заданий прямокутний хвилевід, який заповнений діелектриком з r=2,25. Розміри стінок хвилеводу: а=2,0 см, b=1,5 см. Довжина хвилі у вільному просторі =2,5 см.
Знайти всі типи хвиль, які будуть поширюватися по цьому хвилеводу при заданій довжині хвилі , а також фазову та групову швидкості цих хвиль. Побудувати структуру складових та розподіл поля хвилі типу Н33.
Задача №6.13
У
прямокутному хвилеводі поширюється
хвиля типу Н11.
Знайти густину поверхневих струмів на
вузькій та широкій стінках, якщо амплітуда
Нz
складової дорівнює Н0,
.
Записати їх миттєві значення та побудувати
структуру хвилі типу Н11.
Задача №6.14
Генератор, частота коливань якого дорівнює f=7,5 ГГц, збуджує в хвилеводі, переріз якого має розміри ab=2,81,4 см, хвилю Н10. Хвилевід має заповнення – повітря.
Знайти критичну довжину хвилі, довжину хвилі у хвилеводі, сталу поширення, фазову та групову швидкості, граничну та допустиму потужність. Зобразити з допомогою силових ліній структуру електромагнітного поля та струмів хвилі типу Н10.
Задача №6.15
У
латунному прямокутному хвилеводі з
розміром переріза ab=2,31,0
см поширюється електромагнітне коливання
з частотою f=10
ГГц. Мається на увазі, що у хвилеводі
існує тільки хвиля основного типу(
).
Знайти: сталу поширення хвилі, довжину хвилі у хвилеводі, фазову швидкість, діапазон робочих частот хвилеводу. Побудувати структуру поля хвилі типу Н44 та розподіл складових цієї хвилі.
Задача №6.16
Знайти внутрішній діаметр круглого хвилеводу, якщо відомо, що довжина хвилі типу Н21 у хвилеводі хв=4,8 см, а довжина хвилі збуджуючого генератора =3,2 см.
Знайти характеристичний та хвильовий опори хвилі типу Н21, фазову та групову швидкості цього типу хвилі.
Задача №6.17
Характеристичний
опір прямокутного хвилеводу, який
заповнений фторопластом (
=2,2)
та який працює на частоті f=9375
МГц, дорівнює zс=121
Ом. Широка стінка хвилеводу має розмір
а=2,85 см.
Знайти
розмір вузької стінки хвилеводу.
Побудувати графік залежності zс
у смузі робочих частот (
для хвилі типу Е).
Задача №6.18
Амплітуда
напруженості електричного поля у точках,
які знаходяться на відстані х=20 мм від
вузької стінки прямокутного хвилеводу
з розміром перерізу ab=7234
мм, дорівнює
.
Знайти потужність, яка передається по хвилеводу. Зобразити при допомозі силових ліній структуру електромагнітного поля та струмів основної хвилі у цьому хвилеводі. Частота коливань дорівнює f=3 ГГц.
Задача №6.19
Які типи хвиль будуть поширюватися у круглому хвилеводі, радіус якого дорівнює R=1,5 см, якщо частота генератора збудження f=10 ГГц? Який тип хвилі буде основним? Чому? Зобразити за допомогою силових ліній структуру поля та струмів хвилі основного типу. Привести конструкцію пристрою збудження цієї хвилі.
Задача №6.20
Які типи хвиль будуть поширюватися у прямокутному хвилеводі, переріз якого дорівнює ab=2,31,0 см? Частота коливань генератора f=12 ГГц. Який тип буде основним? Чому? Зобразити при допомозі силових ліній структуру електромагнітного поля основного типу та розподіл складових цієї хвилі, а також знайти довжину хвилі у хвилеводі. Привести методи загасання вищих типів хвиль у цьому хвилеводі, щоб був одномодовий режим праці.