Добавил:
Разработчик ПО Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовая (пример).docx
Скачиваний:
24
Добавлен:
03.11.2022
Размер:
897.14 Кб
Скачать

Московский технический университет связи и информатики

Курсовая работа

по дисциплине

Электромагнитные поля и волны

Москва 2012

1. Задание .1 Задача 1

В соответствии с заданием исследовать основные свойства монохроматического электромагнитного поля, существующего в системе, изображенной на рисунке (прямоугольный волновод).

Волновод заполнен однородной изотропной средой с параметрами εr, μr, σ=0. Стенки волновода являются идеально проводящими.

Известны выражения для составляющих векторов поля:

Таблица исходных данных

λкр=2b

H0, A/м

εr

μr

a, мм

b,мм

f1 , ГГц

f2, ГГц

5

1

1

80

40

2

5

Задание

. Используя уравнения Максвелла, найти комплексные амплитуды всех остальных, не заданных в условии задачи, составляющих векторов Е и Н.

. Определить диапазон частот, в котором рассматриваемое поле представляет собой волну, бегущую вдоль оси z.

. Записать выражения для мгновенных значений всех составляющих векторов полей. Рассчитать и построить графики зависимостей мгновенных значений составляющих полей от координаты z (при x=a/3, y=b/3) в два момента времени: t1=0 и t2=T/4 в интервале 0≤z≤2Λ, где Λ - длина волны в волноводе на частоте f2. Задание этого пункта выполняется для двух частот: f1иf2

. Проверить выполнение граничных условий на стенках волновода(при x=0; aи y=0; b)

. Определить максимальные значения плотностей продольного и поперечного поверхностных токов на всех стенках волновода на частоте f2

. Вычислить средний за период поток энергии через поперечное сечение волновода на частоте f2

. Определить фазовую скорость Vф и скорость распространения энергии волны Vэ на частоте f2. Рассчитать и построить графики зависимостей этих скоростей от частоты.

. Нарисовать структуру векторных линий полей и эпюры токов на стенках волновода.

.2 Задача 2

На рисунке показано продольное сечение плоского световода (ε1), помещенного в неограниченную среду с диэлектрической проницаемостью ε2. Известны выражения для составляющих векторов поля:

В среде 1:

В среде 2:

Где А и В - постоянные, имеющие размерность амплитуды поля, γ и α - поперечные волновые числа средах 1 и 2, β - коэффициент фазы волны.

Таблица исходных данных:

μr1= μr2=1; σ12=0

εr1

εr2

2h, мкм

f, ТГц

P(1), мВт

P(2), мВт

2.25

1

1

330

1

-

Задание:

1. С помощью уравнений Максвелла записать выражение для всех остальных, не заданных в условии задачи, составляющих векторов в средах 1 и 2.

. На основе граничных условий и связи поперечных волновых чисел с коэффициентом распространения  составить уравнения для определения поперечных волновых чисел . Решить полученные уравнения относительно .

. Определить обеспечивается ли одноволновый (одномодовый) режим работы световода на частоте f . Если условия одноволновости не выполняется, определить максимальную толщину световода для его выполнения.

. Определить параметры , а также, используя заданную величину Р(1), определить постоянные А и В для низшего типа волны.

. Рассчитать и построить зависимости амплитуд всех составляющих полей от координаты Х для низшего типа волны в средах 1 и 2.

. Определить процентное соотношение мощностей Р(2) и Р(1), проходящих через поперечное сечение сред 1 и 2 для низшего типа волны.

. Заменить плоский световод волоконным диаметром 2h с параметрами r1, r1, окруженным защитной оболочкой с параметрами r2, r2. В этом случае:

7.1. определить, обеспечивается ли при заданных параметрах световода и частоте f одноволновый (одномодовый) режим работы световода на волне основного (низшего) типа НЕ11, для которой кр = ;

7.2. если условие одноволновости не выполняется, определить минимальную необходимую диэлектрическую проницаемость защитной оболочки световодаr2 для его выполнения;

.3. изобразить структуру поля основного типа волны НЕ11 в поперечном сечении волновода