2.2. Данные для расчета задания 2:

Форма – параллелепипед;

Тип колебаний E₁₁₀;

Относительная диэлектрическая проницаемость ε = 1,7;

_{Проводимость материала стенок γ= 10}⁷_{, 1/Ом∙м;}

_;

_;

Е= 200, В/м;

R=28, см;

d=20, см;

a=20, см;

b=10, см.

2.3. Расчёты по п. 1-7 задания №2

2.3.1. Нарисовать картину поля заданного типа колебания (см. Приложение 3).

2.3.2. Записать выражения для компонент поля соответствующего типа колебаний. В эти выражения надо подставить числовые значения ,,, которые заданы типом колебаний и размерами а,b, d, R.

Для прямоугольного резонатора составляющие поля для колебаний типа :

;

;

;

;

; ;

_,

где ; ; .

, рад/м ;

, рад/м ;

, рад/м;

, В/м ;

, А/м ;

, В/м ; , В/м ; , В/м ; , В/м.

2.3.3. Найти резонансную частоту резонатора с заданным типом колебания.

Резонансные частоты в прямоугольном резонаторе с колебаниями типа

.

,рад/с.

2.3.4. Запасенную энергию электромагнитного поля W (считать, что заданное электрическое поле E равно соответственно ,или– амплитуде поля в том месте, где поле максимально).

Запасенная электромагнитная энергия в прямоугольном резонаторе с типом колебания :

;

Дж.

2.3.5. Глубину проникновения в материал стенок.

.

, м.

2.3.6. Добротность резонатора Q без учета потерь в диэлектрике.

Добротность в прямоугольном резонаторе с колебаниями

,

2.3.7. Постоянную времени . Определить, во сколько раз уменьшится запасенная в резонаторе энергия при свободных колебаниях за времяt=5 с.

Энергия при свободных колебаниях тратится на потери и постепенно уменьшается по закону

,

где - начальный запас энергии в резонаторе при;

- постоянная времени.

Собственная частота и резонансная частотасвязаны друг с другом через добротностьтак, что

.

Как видно, при больших добротностях в инженерных расчетах этой разницей в величинах резонансной и собственной частоты можно пренебречь и считать .

За время t энергия поля при свободных колебаниях уменьшается .

, с;

ЗАДАНИЕ 3. КАНАЛЫ РАДИОСВЯЗИ

3.1.Техническое задание

1. Для канала ДКМВ определить надежность канала связи.

3.2. Данные для расчета задания 3:

Длина линии D=200 км;

Мощность передатчика Pвых=400 Вт;

Географическое расположение 40^o с.ш.;

Время связи декабрь 9:00, июнь 12:00;

Коэффициент усиления передающей антенны G_i=4.0;

Фразовая разборчивость J_д=97%;

Надёжность связи pt≥95%.

3.3. Расчёты по п. 1-11 задания №3 (Канал ДКМВ декабрь 9:00)

3.3.1. На основании прогнозов МПЧ (см. приложение 4) выбираем f_р = 3.5 МГц (λ_р = 86 м), для которой отражающим слоем в светлое время суток будет область Е с h_Д = 110 км.

3.3.2. Геоцентрический угол, при n=1 и D=200 км:

_{3.3.3. Угол падения}

_{где a – радиус Земли (a=6370 км)}

_{Для hд=100 км}

3.3.4. По графику зависимости Г_Е^’=ψ(λ_р) (см. приложение 4) находим, что Г₀= Г_Е^’=2.7 .

3.3.5. По ионосферным картам области Е (см. приложение 4) определяем значение f_кр для требуемого месяца года, времени суток и широты. Для декабря 9:00 ч f_кр=2.3 МГц.

3.3.6. Действительное значение коэффициента поглощения:

3.3.7. Напряженность электрического поля без учета потерь в ионосфере Е₀:

Воспользовавшись теоремой Пифагора, находим дальность связи r₀ по лучу:

Значение Р_подв определяется произведением Р_вых и коэффициента η полезного действия фидерного тракта, который лежит в пределах η=0.6...0.9. Примем η=0.6.

3.3.8. Медианное значение напряженности поля в точке приема:

в дБ по отношению к 1 мкВ/м = 42.1 дБ

3.3.9. Наблюдаемое отношение сигнал/помеха Н на входе приемника в дБ:

для расчетов принимаем Е_П = -40 дБ ( по отношению к 1мкВ/м);

3.3.10. По графикам зависимости J=Ψ(Н_з) находим, что требуемое защитное отношение Н_з, обеспечивающее J_Д = 97%, составляет 50 дБ (кривая 1).

3.3.11. Определяем

Из графика ΔН=Ψ(p_t) находим надежность связи p_t ≈ 98%, что лучше заданной.

3.4. Расчёты по п. 1-11 задания №3 (Канал ДКМВ июнь 12:00)

3.4.1. На основании прогнозов МПЧ (см. прил. 3, рис. 1) выбираем f_р = 3.5 МГц (λ_р = 86 м), для которой отражающим слоем в светлое время суток будет область Е с h_Д = 110 км.

3.4.2. Геоцентрический угол, при n=1 и D=200 км:

_{3.4.3. Угол падения}

_{где a – радиус Земли (a=6370 км)}

_{Для hд=100 км}

3.4.4. По графику зависимости Г_Е^’=ψ(λ_р) (см. прил. 3, рис.2) находим, что Г₀= Г_Е^’=2.7 .

3.4.5. По ионосферным картам области Е (см. прил.3, рис. 3) определяем значение f_кр для требуемого месяца года, времени суток и широты. Для декабря 12:00 ч f_кр=3.4 МГц.

3.4.6. Действительное значение коэффициента поглощения:

3.4.7. Напряженность электрического поля без учета потерь в ионосфере Е₀:

Воспользовавшись теоремой Пифагора, находим дальность связи r₀ по лучу:

Значение Р_подв определяется произведением Р_вых и коэффициента η полезного действия фидерного тракта, который лежит в пределах η=0.6...0.9. Примем η=0.6.

3.4.8. Медианное значение напряженности поля в точке приема:

в дБ по отношению к 1 мкВ/м = 34.2 дБ

3.4.9. Наблюдаемое отношение сигнал/помеха Н на входе приемника в дБ:

для расчетов принимаем Е_П = -40 дБ ( по отношению к 1мкВ/м);

3.4.10. По графикам зависимости J=Ψ(Н_з) находим, что требуемое защитное отношение Н_з, обеспечивающее J_Д = 97%, составляет 50 дБ (кривая 1).

3.4.11. Определяем

Из графика ΔН=Ψ(p_t) находим надежность связи p_t ≈ 97%, что лучше заданной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн: Тексты лекций. Часть 1.”Основы электродинамики”.- М.: МГТУ ГА, 2002.-80с.

2. Яманов Д.Н. Электродинамика и техника сверхвысоких частот: Тексты лекций. Часть 2.-М.: МГТУ ГА, 2005.

3. Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн: Тексты лекций. Часть 3. ”Распространение радиоволн”.- М.: МГТУ ГА, 2006.

Приложение 2

Технические данные прямоугольных и круглых волноводов (стандарт, принятый Международной электротехнической комиссией (МЭК))

Пря­мо­уголь­ные вол­новоды
Обозна­чение ти­па волновода	Диа­па­зон час­тот дляос­нов­но­готи­па вол­ны,ГГц		Внутренние размеры
	от	до	ши­ри­на а, мм	вы­со­та b, мм
R26 R32 R40 R48 R70 R84 R100 R120 R140 R180	2,17 2,60 3,22 3,94 5,38 6,57 8,2 9,84 11,9 14,5	3,30 3,95 4,90 5,99 8,17 9,99 12,5 15,0 18,0 22,0	86,3 72,14 58,17 47,55 34,85 28,5 22,86 19,05 15,0 12,954	43,18 34,04 29,08 22,149 15,8 12,62 10,16 9,52 7,9 6,477

Приложение 3

Картина поля колебания E₁₁₀

...

Приложение 4

Приложение4

...

...