Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций РФ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Лабораторная работа №4
«Исследование свойств диэлектриков»
Выполнил:
Студент группы
Бригада № 3
Проверил:
Каравашкина В. Н.
Москва, 2025.
Цель работы
Исследование зависимости основных характеристик передающей линии от свойств заполняющего его диэлектрического материала.
Исходные данные
T = 300 K
Длина линии L = 1 м
Внутренний диаметр линии a = 0,389 мм
Внешний диаметр линии b = 5,3 мм
Ход работы
Волновое сопротивление коаксиальной линии
b – диаметр внешнего проводника
a – диаметр внутреннего проводника
ε – относительная диэлектрическая проницаемость
В данной лабораторной работе полагается, что потери в металле в заданном частотном диапазоне (f = 2.5 … 3.5 ГГц) постоянны.
Потери в диэлектрике определяются выражением:
tan(δ) – тангенс угла диэлектрических потерь
μа и εа – магнитная и диэлектрическая проницаемости заполняющей среды
Материал |
Воздух (Air) |
Оксид алюминия (Alumina) |
Композитный диэлектрик (RT/Duroid 5880) |
|
1 |
9,8 |
2,16 |
|
156,6 |
50 |
106,5 |
Таблица 1 – Зависимость волнового сопротивления от диэлектрической проницаемости диэлектрика в передающей линии
|
2,5 |
2,7 |
2,9 |
3,1 |
3,3 |
3,5 |
|
1,18 |
1,24 |
1,30 |
1,36 |
1,42 |
1,47 |
Таблица 2 – Зависимость потерь в диэлектрике от частоты электромагнитной волны
При увеличении диэлектрической проницаемости диэлектрика в передающей линии волновое сопротивление уменьшается нелинейно.
Изменяя конструкцию коаксиальной линии получено такое же волновое сопротивление для оксида алюминия, как и для воздуха в заполнителе (ZВ = 156,6 Ом): уменьшили внутренний диаметр линии a = 2 мкм и увеличили внешний диаметр b = 7,1 мм
При увеличении частоты электромагнитной волны потери в диэлектрике увеличиваются.
Рисунок 1 – График зависимости волнового сопротивления от диэлектрической проницаемости диэлектрика в передающей линии
Рисунок 2 – График зависимости потерь в диэлектрике от частоты электромагнитной волны
По результатам эксперимента получены графики зависимостей волнового сопротивления от диэлектрической проницаемости диэлектрика в линии передачи (при f = 3 ГГц) и потерь в диэлектрике от частоты электромагнитной волны в диапазоне от 2,5 до 3,5 ГГц.
Также предложен вариант по изменению коаксиальной линии в случае, если предполагается использовать вместо воздушного заполнения диэлектрик с большой диэлектрической проницаемостью (оксид алюминия), но требуется получить такое же волновое сопротивление.