лабы / Лаба_1_ОТЭПИВ
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»
ФАКУЛЬТЕТ
«РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
КАФЕДРА
«ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И АНТЕННЫ (ТЭДиА)»
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №16 по дисциплине «ОТЭПиВ»
на тему: «Исследование волновых явлений, возникающих при падении плоской волны на диэлектрическую пластину»
Выполнил |
|
|
Студент группы БИК2205 |
_______________________ |
|
Проверил |
|
|
К.т.н., доцент |
_______________________ |
Федотова Т.Н. |
Москва 2024
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями лабораторной работы являются: изучение волновых явлений при падении плоской электромагнитной волны на границу раздела двух сред; изучение волновых явлений при падении плоской электромагнитной волны на диэлектрическую пластину; овладение методикой расчёта и измерения коэффициентов отражения и прохождения волны для диэлектрической пластины.
2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
Расчётная часть выполнялась для варианта №3. Необходимо: рассчитать и построить зависимость модуля коэффициента отражения плоской волны от угла падения её на диэлектрическую пластину; рассчитать и построить зависимость модуля коэффициента прохождения плоской волны через диэлектрическую пластину от угла падения.
1. Исходные данные
• Вид поляризации: параллельная;
• Диэлектрическая проницаемость первой среды: ε 1 = 1.5;
• Диэлектрическая проницаемость второй среды: ε 2 = 2.5;
• Отношение времени к длине волны: λ = 0.32;
• Волновое сопротивление первой среды: 1 = 120π = 307.812 Ом;
√ε1
• Волновое сопротивление второй среды: 2 = 120π = 238.430 Ом;
√ε2
• Диапазон угла падения: φ = 0, 10π180 , … , 90π180.
1
2. Решение
Необходимо рассчитать модуль коэффициента отражения для
параллельной поляризации. Это можно сделать по следующей формуле: |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
| Σ| = | |√ |
(1 − (2β))2 + 2(2β) |
(1) |
||||
|
|
|
, |
|||
[1 − | |2 (2(β + ψ))]2 |
|
|
||||
|
|
+ | |4 2(2(β + ψ)) |
|
|||
где используемые здесь и далее величины можно найти по формулам ниже.
|
|
(φ) − |
|
(φ′′) |
|
|
|||||||||||
| | = | |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
| , |
|
(2) |
|||
|
(φ) + |
|
|
|
′′ |
|
|
|
|||||||||
|
|
(φ |
) |
|
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
φ′′ = [ |
( [√ |
ε 2 |
]) √ |
ε 1 |
] , |
(3) |
|||||||||||
ε 1 |
ε 2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β = 2π |
|
√ |
ε 2 |
− 2(φ) , |
|
|
|
|
(4) |
||||||||
λ |
ε 1 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ψ = ( ) . |
|
|
|
|
|
|
|
(5) |
|||||||
Итоговые численные значения модуля коэффициента отражения представлены ниже. Несмотря на расчётные значения, модуль коэффициента отражения не может превышать единицы.
Рисунок 2.1 – Численные значения коэффициента отражения
2
Необходимо рассчитать модуль коэффициента прохождения для параллельной поляризации. Это можно сделать по следующей формуле, из учёта того, что квадраты модулей коэффициентов отражения и прохождения в сумме всегда равны 1.
|
|
|
|
|
| |
| = √1 − | |2. |
(6) |
||
Σ |
|
Σ |
|
|
Итоговые численные значения модуля коэффициента прохождения представлены ниже. Несмотря на расчётные значения, модуль коэффициента прохождения не может быть меньше нуля.
Рисунок 2.2 – Численные значения коэффициента прохождения График зависимости обоих коэффициентов от угла падения представлен
ниже, на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 – График зависимостей коэффициентов отражения и прохождения от угла падения
3
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема экспериментальной установки Эксперимент проводился на частоте 7.6 ГГц для диэлектрической
пластины с относительной диэлектрической проницаемостью ε 2 = 3.5 и толщиной = 5 10−3м.
Измерения для каждого значения угла производились по следующему принципу: с прибора снимались значения α1 дел и α2 дел в условных единицах (делениях); потом снятые альфа переводились по специальной шкале в децибелы в величины 1 дБ 2 дБ. Далее вычислялась величина
= ( 2 − 1) дБ и модули коэффициентов отражения и прохождения по следующим формулам:
| Σ| = 1020,
| Σ| = √1 − | Σ|2.
4
1. Параллельная поляризация
Необходимо перевести установку в положение, указанное на рисунке 3.1
на рисунке 2(а), и перемещать излучатель, меняя угол падения волны.
2. Нормальная поляризация
Необходимо перевести установку в положение, указанное на рисунке 3.1
на рисунке 2(б), и перемещать излучатель, меняя угол падения волны.
3. Результаты эксперимента
Результаты эксперимента представлены ниже, в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты проведения эксперимента
f, ГГц
7.6
Поляр
нормальная параллельная
Диэлектрическая пластина с ε2 = 3.5, = 5 10−3м
φ° |
α1, дел |
α2, дел |
1, дБ |
2, дБ |
, дБ |
| Σ| |
| Σ| |
30 |
55 |
31 |
21.6 |
5.5 |
-16.1 |
0.157 |
0.998 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
55 |
29 |
21.6 |
4.5 |
-17.1 |
0.140 |
0.990 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
55 |
5 |
21.6 |
1 |
-20.6 |
0.093 |
0.996 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
55 |
19 |
21.6 |
3.5 |
-18.1 |
0.124 |
0.992 |
30 |
56 |
35 |
23.5 |
7.5 |
-16 |
0.158 |
0.987 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
56 |
19 |
23.5 |
3.5 |
-20 |
0.100 |
0.995 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
56 |
45 |
23.5 |
15 |
-8.5 |
0.376 |
0.927 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
56 |
51 |
23.5 |
20 |
-3.5 |
0.668 |
0.744 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 ВЫВОДЫ
По итогу выполнения лабораторной работы: были изучены волновые явления при падении плоской электромагнитной волны на границу раздела двух сред; были изучены волновые явления при падении плоской электромагнитной волны на диэлектрическую пластину; была постигнута
5
методика расчёта и измерения коэффициентов отражения и прохождения волны для диэлектрической пластины.
Экспериментально: были получены значения модулей коэффициентов отражения и прохождения для нормальной и параллельной поляризаций.
6