ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М. А. Бонч-Бруевича»

___________________________________________________________________________

Кафедра цифровой обработки сигналов

Дисциплина «Техническая электродинамика»

Практическая работа №1

Моделирование и анализ волноводов сложной формы

Выполнили: ст. гр.

Проверил: ст. преподаватель

Дмитриева В.В.

Санкт-Петербург

2024

Вариант 2

2	Н- волновод, частота 10 ГГц

Данные, взятые из таблицы размеров:

	Рабочий диапазон, ГГц	Размеры, мм
WR-90	8,15 - 12,05	23,00 х 10,00

Рис.1.1 Н- и П- волноводы

Рис.1.2 Расчётное изображение векторов H в Н-волноводе

Расчетные формулы:

– отношение ребра s к a, для данного волновода было взято равным 0.2.

(При s/a ≤ 0,2...0,3 коэффициент широкополосности ζ Н- и П-волноводов существенно выше, чем прямоугольного волновода с теми же размерами а и b. Дальнейшее увеличение отношения s/a приводит к уменьшению коэффициента широкополосности, так как боковые стенки волновода приближаются к краям ребер, возрастает концентрация энергии полей вблизи боковых стенок и увеличивается продольная составляющая Нz напряженности магнитного поля, повышается критическая частота волны Н10, уменьшается коэффициент широкополосности).

– отношение ребра t к b, для данного волновода было взято равным 0.8.

(Чем ближе отношение t/b к единице, тем выше концентрация поля в зазоре и тем, следовательно, ниже критическая частота волны Н10- В то же время влияние относительно узкого (s/a < 0,2...0,3) ребра (или ребер в Н-волноводе) на критическую частоту волны Н2о незначительно, так как ребро вводится в сечение, где напряженность электрического поля волны Н2о мала).

Рис. 2 Н волновод WR-90 Рис. 3 Прямоугольный волновод WR-90

Рис. 4 Н волновод WR-75 Рис. 5 Прямоугольный волновод WR-75

3. Исследуйте влияние диэлектрика, заполняющего волновод. Для этого необходимо поочередно выбрать материал внутри волновода с различными относительными диэлектрическими проницаемостями. Сделайте выводы - поочередно выводите графики S11 (коэффициент отражения) и посчитайте КСВ. 

Н-волновод

Для вакуума: S11= -43.14 дБ

Рис. 6 График коэффициента отражения Н волновода для вакуума

Для стекла: S11=-34.79 дБ

Рис. 7 График коэффициента отражения Н волновода для стекла

Для алмаза: S11=-21.22 дБ

Рис. 8 График коэффициента отражения Н волновода для алмаза

Прямоугольный волновод

Для вакуума: S11= -69.13 дБ

Рис. 9 График коэффициента отражения прямоугольного волновода для вакуума

Для стекла: S11=-46.95 дБ

Рис. 10 График коэффициента отражения прямоугольного волновода для стекла

Для алмаза: S11=-21.08 дБ

Рис. 11 График коэффициента отражения прямоугольного волновода для алмаза

Вывод: за увеличением диэлектрической проницаемости следует уменьшение коэффициента отражения. При больших значениях диэлектрической проницаемости различие между H-волноводом и прямоугольном волноводом минимально.

Таблица сравнения:

	Н-образный	Прямоугольный
размеры	a=23 b=10 s=4.6 t=8	a=23 b=10
критические значения ( частоты)	5.9 ГГц	6.5 ГГц
S11 (правой кнопкой мыши на result) в дБ - КО	-43.14 дБ	-69.13 дБ

Вывод: при одинаковых размерах, у Н волновода ниже критическая частота, следовательно критическое значение длинны волны выше.

Коэффициент отражения у H волновода меньше, следовательно у него меньше потерь.