Волноводы прямоугольного сечения. Анализ основных характеристик

[pic 1]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

Кафедра электроники и средств связи

Панченко Эльвира Андреевна

Волноводы прямоугольного сечения. Анализ основных характеристик.

РАСЧЁТНО – ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

г. Владивосток

2019

Оглавление

Введение        3

Задание 1        4

Условие существования в волноводе основной (низшей) волны        4

Выбор размеров стандартного волновода        4

Задание 2        6

Найти значения , значения фазовой и групповой скоростей, характеристического сопротивления волновода.        6[pic 2]

Задание 3        8

Рассчитать амплитуду напряжённости электрического поля, амплитуды поверхностных продольного и поперечных токов, токов смещения        8

Задание 4        10

Определить предельную для данного волновода мощность        10

Задание 5        11

Рассчитать глубину скин-слоя и потери мощности на единицу длины волновода для материала стенок: а) Медь: б) Серебро.        11

Заключение        13

Список литературы        14

Введение

В данном РГЗ рассматривается прямоугольный волновод, в котором на основной волне в согласованную нагрузку передаётся мощность P = 170 кВт. Волновод заполнен воздухом (. Длина волны генератора, возбуждающего волновод,  см = 32 мм = 0,032 м[pic 3][pic 4]

Требуется:

1. Написать и объяснить условие существования в волноводе основной (низшей волны). Выбрать размеры стандартного волновода.
2. Найти значения , значения фазовой и групповой скоростей, характеристического сопротивления волновода.[pic 5]
3. Рассчитать амплитуду напряжённости электрического поля, амплитуды поверхностных продольного и поперечных токов, токов смещения.
4. Определить предельную для данного волновода мощность.
5. Рассчитать глубину скин-слоя и потери мощности на единицу длины волновода для материала стенок: а) Медь; б) Серебро.

Задание 1

Условие существования в волноводе основной (низшей) волны

Только волна  может в единственном числе существовать в волноводе, если правильно выбрать размеры волновода для заданной длины волны генератора. Чтобы возбуждалась волна , необходимо условие , т.е. , а для того, чтобы не возбуждалась волна , достаточно условия , т.е. .[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

Таким образом, для существования только волны  в прямоугольном волноводе достаточно:[pic 13]

[pic 14]

При этом:

[pic 15]

Выбор размеров стандартного волновода

Для надёжности в выборе размеров немного изменим условие существования в волноводе низшей волны:

[pic 16]

В результате преобразований неравенство принимает следующий вид:

[pic 17]

Исходя из данных условий, мы получаем:

[pic 18]

[pic 19]

Также для выбора волновода посчитаем среднюю рабочую частоту волновода:

[pic 20]

По приведённой в методичке таблице 1 и просчитанным значениям выбираем тип волновода:

Таблица 1 – Характеристики стандартных прямоугольных волноводов