11
Исходные данные
Исследования выполняются в соответствии с выбранным вариантом. Номер варианта выбирается по номеру бригады. Исходные данные в Таблице 1.
Таблица 1
№ варианта |
Размеры волновода a×b, мм |
Рабочий диапазон fmin…fmax, ГГц |
1 |
109×54 |
1,5…3 |
|
|
|
2 |
86×42 |
2…4 |
|
|
|
3 |
72×34 |
2,5…5 |
4 |
58×27 |
3…6 |
|
|
|
5 |
47×22 |
3,5…7 |
|
|
|
6 |
40×19 |
4…8 |
7 |
35×16 |
5…10 |
|
|
|
8 |
28×12 |
6…12 |
|
|
|
9 |
23×10 |
7…14 |
10 |
19×9 |
8…16 |
|
|
|
Порядок выполнения работы
1.Исследование одноволнового режима работы прямоугольного волновода:
задайте размеры поперечного сечения волновода a и b из Таблицы 1 вместо значений, заданных по умолчанию;
задайте тип волны в волноводе H10 (m = 1, n = 0);
задайте значение рабочей частоты, равное fmin из Таблицы 1 вместо частоты, заданной по умолчанию;
с помощью регулятора «Длина волновода» получите на графическом индикаторе «Широкая стенка волновода (а)» изображение векторных линий
поля волны H10 как на рис.6;
по изображению структуры поля измерьте длину волны в волноводе как удвоенное расстояние между центрами векторных линий, как показано на рис.6. Длина волны рассчитывается по формуле:
2 z1 z2 , где z1 и z2 – координаты центральных точек.
измеренное значение запишите в таблицу;
12
Рис.6. Измерение длины волны в волноводе
по измеренному значению рассчитайте фазовую скорость волны в волноводе по формуле vф = ∙f ;
рассчитанное значение vф запишите в таблицу;
повторите измерения в рабочем диапазоне частот от fmin до fmax с шагом
f ( fmax fmin )
10 , значения и vф для каждой частоты заносите в таблицу;
постройте графики зависимостей и vф от частоты f .
2. Исследование многоволнового режима работы волновода:
задайте размеры поперечного сечения волновода a и b из Таблицы 1;
задайте тип волны в волноводе H10 (m = 1, n = 0);
задайте значение рабочей частоты, равное 5fmin, где fmin – частота из Таблицы 1;
запишите в таблицу значение критической частоты fкр для данного типа волны;
13
по структуре линий поля измерьте длину волны в волноводе , пользуясь методикой из пункта 1, измеренное значение длины волны запишите в таблицу;
повторите измерения для волн следующих типов: H20; H01; H11; H30; H21; H31; H40; H02; H41; H12; H50; H22;
постройте график зависимости от fкр .
Требования к отчёту
Отчёт оформляется каждым студентом индивидуально. Он должен содержать краткое описание компьютерного эксперимента, результаты измерений в виде таблиц и графиков, анализ результатов и выводы.
Контрольные вопросы
1.Волны каких классов могут существовать в прямоугольном металлическом волноводе?
2.Что такое критическая частота?
3.При каком условии волна заданного типа распространяется в волноводе?
4.Какой тип волны Е-класса имеет минимальную критическую частоту?
5.Какой тип волны Н-класса имеет минимальную критическую частоту?
6.Какая волна является основной волной прямоугольного волновода?
7.Чему равен целый индекс m в обозначении типа волны?
8.Чему равен целый индекс n в обозначении типа волны?
9.Почему волны Е-класса не могут иметь нулевых индексов, а волны Н- класса – могут?
10.Что такое длина волны в волноводе?
11.Как связаны между собой длина волны в воздухе и длина волны в волноводе с воздушным заполнением?
12.Какой вид имеет частотная зависимость длины волны в волноводе и почему?
13.Что такое коэффициент фазы волны в волноводе?
14
14.Как связаны между собой коэффициент фазы в воздухе и коэффициент фазы в волноводе с воздушным заполнением?
15.Какой вид имеет частотная зависимость коэффициента фазы волны в волноводе и почему?
16.Что такое фазовая скорость волны в волноводе?
17.Как связаны между собой фазовая скорость волны в воздухе и фазовая скорость волны в волноводе с воздушным заполнением?
18.Какой вид имеет частотная зависимость фазовой скорости волны в волноводе и почему?
Литература
1.Седов В.М., Гайнутдинов Т.А. Электромагнитные поля и волны. – М.: Горячая линия – Телеком, 2020. – 282 с.
2.Пименов Ю.В. Линейная макроскопическая электродинамика. – Долгопрудный: Изд. дом "Интеллект", 2008. – 536 с.
3.Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. – М.: Радио и связь, 2000. – 536 с.