РИ - 230501 ТВП весна 2015

Методические указания к выполнению домашних работ

Индивидуальные домашние работы (ДР) являются необходимой составляющей учебного процесса. При выполнении домашнего задания студент должен обратиться к конспекту лекций и учебной литературе, чтобы осознанно определить набор алгоритмов, расчетных методов и формул. Каждое работа должна содержать текст задания, исходные данные варианта, аналитическую запись расчетных величин, расчет и список используемых источников.

Для получения необходимой точности промежуточные и конечные результаты расчета должны содержать не менее четырех значащих цифр. При выполнении расчетов в формулы должны быть в явном виде поставлены числовые значения используемых величин. Все расчетные физические величины должны иметь названия с указанием их размерности.

Индивидуальные домашние работы представлены по основным разделам дисциплины «Теория волновых процессов». Это следующие практически значимые разделы: расчет параметров электромагнитных волн (ДР1), распространяющихся в различных средах; волновые явления на границе воздуха с проводником, вычисление энергии, теряемой на заданной площади проводника (ДР2).

Домашние работы помимо расчетов включают в себя аналитическую запись волновых процессов в заданных условиях и плотности потока мощности, переносимой волной.

При расчете параметров электромагнитных волн в заданной среде (ДР1) необходимо вычислить тангенс угла диэлектрических потерь на заданной частоте. По его величине в ряде вариантов можно будет воспользоваться упрощенными формулами в диэлектрических средах с малыми потерями или хорошо проводящих средах. При аналитической записи электромагнитной волны круговой поляризации воспользуйтесь записью магнитного поля через электрическое поле и характеристическое сопротивление. Учтите, что из четырех поперечных к направлению распространения компонент векторов поля, один компонент имеет знак минус. Используя аналитическую запись волны, покажите в прямоугольной системе координат, что вектор напряженности электрического поля вращается в сторону отстающей по фазе составляющей при заданной поляризации. При аналитической записи средней за период колебаний плотности потока мощности учтите, что эта величина всегда положительная. Обратите внимание на существенный момент, испытывает ли затухание данная волна в заданной среде (ДР1). При вычислении энергии, теряемой на заданной площади проводника (ДР2), воспользуйтесь темой «Приближенные граничные условия Леонтовича. Мощность потерь в проводниках».

Каждое домашнее задание должно быть написано и оформлено грамотно и аккуратно с обязательным титульным листом (прилагается)

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ДОМАШНЯЯ РАБОТА №1

Расчет параметров электромагнитной волны круговой поляризации в среде с заданными электродинамическими параметрами.

Постановка задачи и исходные данные для индивидуальных вариантов

Плоская однородная электромагнитная волна правой круговой поляризации распространяется в водной среде в заданном направлении.

Вычислить на заданной частоте её параметры: длину волны, коэффициент фазы, коэффициент затухания в дБ/м, модуль и фазу

(в градусах) характеристического сопротивления, фазовую скорость.

Записать в аналитическом виде комплексные амплитуды, мгновенные значения векторов поля и среднюю за период плотность потока мощности волны правой круговой поляризации в воздухе.

Номер варианта определяется двумя индексами L и N.

Индекс L принимает значения 0; 25; 50; 75. Индекс N- 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9. Оба индекса определяются по двум последним цифрам номера студенческого билета. Обозначим это число – Х. Индекс L находится через оператор Е выделения целой части следующим образом:

Затем определяется разница (Х-L) и последняя цифра разности равна индексу N. Если разница (Х-L) однозначное число, то оно и составит индекс N.

Например. Х=62, выбирается L=50, разность 62-50=12, отсюда N=2.

Исходные данные к задаче преведены в таблицах.

Индекс варианта L	0	25	50	75
Проводимость водной среды (Cм/м)	4	0.0001	0.01	15
Координата направления распростране-ния волны	y	х	z	y

Индекс варианта N	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Частота	10 кГц	100 кГц	1 МГц	10 МГц	100 МГц	2 ГГц	3 ГГц	5 ГГц	10 ГГц	30 ГГц
Относитель-ная диэлек-трическая проницае-мость водной среды	80	80	80	80	75	75	75	70	65	10

Относительная магнитная проницаемость водной среды =1.

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ДОМАШНЯЯ РАБОТА №2

Расчет параметров, коэффициентов отражения и преломления плоской электромагнитной волны, падающей по нормали на границу воздуха с проводником. Определение энергии, теряемой на заданной площади проводника.

Постановка задачи и исходные данные для индивидуальных вариантов

Плоская однородная монохроматическая волна с частотой f падает по нормали на плоскую границу раздела воздуха с проводником. Амплитуда вектора напряженности электрического поля равна Е₀.

Определить:

• длину волны и фазовую скорость волны в воздухе и проводнике;

• модуль и фазу (в градусах) характеристических сопротивлений воздуха и проводника;

• глубину проникновения волны в проводник;

• модуль и фазу (в градусах) коэффициентов отражения и преломления;

• энергию, теряемую на участке проводника с площадью S за время t.

• записать в аналитическом виде комплексные амплитуды векторов суммарного (интерференционного) поля падающей и отраженной волн и среднюю за период плотность потока мощности, считая проводник идеальным проводником.

Номер варианта определяется тремя индексами M, N, L по двум последним цифрам номера студенческого билета. Обозначим это число-Х. Через оператор Е выделения целой части эти индексы вычисляются следующим образом:

Исходные данные к задаче в таблицах.

М	0	1	2	3	4
Частота f (МГц)	1000	2000	3000	1500	4000
N	0	5	10	15	20
Площадь S (м2)	15	5	4	10	3

L	0	25	50	75
Время t (сек)	2	3	5	4
Проводимость проводника s (См/м)	Медь 5.7*107	Цинк 1.7*107	Серебро 6.1*107	Алюминий 3.72*107
Амплитуда Е0 (мВ/м)	5	10	15	20

Относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости всех

проводников равны единице.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт радиоэлектроники и информационных технологий – РТФ

Кафедра «Высокочастотные средства радиосвязи и телевидения»

Домашняя работа №

«Название работы»

по дисциплине «Теория волновых процессов»

Вариант: M= , N= , L=

Преподаватель кафедры ВЧСРТ

Студент гр.

Екатеринбург 2015