40

10. В качестве линии передачи используется круглый волновод диаметром 3 см и длиной 50 м, работающий на волне типа Н₁₁ . Частота передаваемых колебаний 7,5 ГГц, удельная проводимость материала стенок волновода 310⁷ См/ м. Определить КПД системы.

Ответ: 40%.

11. В незаполненном круглом волноводе диаметром 25 мм при длине волны генератора 3 см погонное затухание волны типа Е₀₁ составляет 0,4 дБ/м. Если же тот волновод заполнить диэлектриком с относительной проницаемостью 3,25, то затухание будет равно 1,5 дБ/м. Определить tg диэлектрика. При расчете учесть, что потери в металлических стенках заполненного и незаполненного волноводов различны.

Ответ: tg =5 10^-4.

12. Определить размеры поперечного сечения прямоугольного волновода, работающего на основном типе волны, при которых обеспечивается минимальное затухание и нераспространение волн высших типов. Частота колебаний 6 ГГц . Удельная проводимость материала стенок волновода 5,710⁷ Cм/м . Найти значение минимального погонного затухания.

Ответ: а=5см, b=2,5см, 0,027 дБ/м

13. Полый прямоугольный волновод с поперечным сечением 2310 мм выполнен из меди и имеет длину 10 м. Волновод нагружен согласованной нагрузкой и работает на частоте 10000 МГц. Определить коэффициент затухания и КПД этого волновода.

Ответ: a =0,11 Дб/м ; h =0,78 .

2. Направляющие системы волн “т” типа

Коаксиальный кабель и полосковые линии находят широкое применение для передачи сигнала в диапазоне сантиметровых, дециметровых волн, но в диапазоне длинных, средних, коротких и отчасти дециметровых волн применяются однопроводные, двухпроводные фидеры.

В этом разделе методического пособия приведено решение типовых задач и подобран справочный материал, позволяющий без особых трудностей выполнить контрольную работу №1.

2.1. Коаксиальные линии передачи

На рис.2.1. приведено поперечное сечение коаксиального кабеля, заполненного диэлектриком. Основными параметрами, определяющими направляющие свойства кабеля являются: волновое сопротивление, затухание и мощность.

Волновое сопротивление для коаксиального кабеля Z_B, равное отношению комплексных амплитуд напряжения и тока в режиме бегущих волн, равно:

(2.1)

Здесь мы полагаем, что относительная магнитная проницаемость .

Разность потенциалов между проводниками определяется из следующего выражения

, (2.2)

где  - продольное волновое число:

Ток вдоль проводников коаксиального кабеля равен:

(2.3)

Если в (2.1) перейти к десятичным логарифмам, то волновое сопротивление можно представить в виде:

, (Ом) (2.4)

Через погонные индуктивность L₁ и емкость C₁ в линии волновое сопротивление определяется следующим выражением . (2.5)

Погонные параметры коаксиальной линии передачи:

(2.6)

(2.7)

Фазовая скорость в линии передачи c волной типа Т определяется по формулам:

(2.8)

Характеристическое сопротивление определяется следующим соотношением:

, (Ом) (2.9)

Переносимая мощность в коаксиальном кабеле определяется как

(2.10)

г

(2.11)

де

Подставляя выражение (2.11) в (2.10), получим:

(2.12)

Общий коэффициент потерьопределяется как сумма потерь в проводниках и диэлектрике =  _пр+ _д , м^-1.

Коэффициент затухания в проводниках _пр при заданном поверхностном сопротивлении проводников R_S определен следующим выражением

. (2.13)

Правильный выбор соотношения D/d должен обеспечить противоречивые требования: максимальную мощность переносимого поля и наименьшие потери. Расчеты приводят к оптимальному соотношению

D/d(3,63,0).

Потери в диэлектрике _д определяются по (1.16) или по приближенной формуле:

, где . (2.14)

Тангенс угла диэлектрических потерь среды должен примерно находится в пределах .

Некоторые свойства диэлектриков на сверхвысоких частотах приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Свойства некоторых диэлектриков на сверхвысоких частотах

Материал	3000 МГц		10000 МГц
	/0,866х х10-11	tg 	/0,866х х10-11	tg 
Плавленый кварц	3,80	0,26310-4	3,80	0,26310-4
Стекло	4,3—8,3	4,710-4—3,110-4	3,99—8,05	5,2510-4 —610-4
Вода очищенная	77,0	1,9510-4	—	—
Плексиглас	2,6	2,210-3	2,59	2,6810-3
Полистирол	2,55	1,9610-4	—	—
Тефлон	2,1	0,71510-4	2,08	1,7710-4