67684

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ

Домашняя работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Стенки волновода являются идеально проводящими. Проверить выполнение граничных условий на стенках волновода при x=0 и y=0 b. Определить максимальные значения плотностей продольного и поперечного поверхностных токов на всех стенках волновода на частоте f2.

Русский

2014-09-13

143.39 KB

30 чел.

Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский Технический Университет Связи и Информатики

(МТУСИ)

Кафедра технической электродинамики и антенн

Домашнее задание

по дисциплине «Электродинамика и Распространение Радиоволн»

часть 1

«ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ»

Бригада №2

Вариант №2

Выполнила

студентка группы БРА1101

Тюрина А.В.

Проверил

Гайнутдинов Т.А.

Москва 2013

Тема 2: Основные уравнения электродинамики

Задача №1 – 2

εr, μr = 1

σ = 0

x

z

y

В соответствии с заданием исследовать основные свойства монохроматического электромагнитного поля, существующего в системе, изображенной на рисунке (прямоугольном волноводе).

Волновод заполнен однородной изотропной средой с параметрами εr, μr и σ=0. Стенки волновода являются идеально проводящими.

Известны выражения для составляющих векторов поля:

Таблица исходных данных

λкр=2b

№ группы

E0, В/м

εr

μr

a, мм

b, мм

f1, ГГц

f2, ГГц

01

80

2

1

30

20

3

10

02

120

1

1

40

30

3,75

6

03

100

2

1

50

30

2

5,5

04

50

1

1

60

40

2,3

4,6

05

20

1

1

30

10

10

30

06

70

1

1

30

20

5

10

Задание

1. Используя уравнения Максвелла, найти комплексные амплитуды всех остальных, не заданных в условии задачи, составляющих векторов  и .

2. Определить диапазон частот, в котором рассматриваемое поле представляет собой волну, бегущую вдоль оси z.

3. Записать выражения для мгновенных значений всех составляющих векторов полей. Рассчитать и построить графики зависимостей мгновенных значений составляющих полей от координаты z (при x=a/3, y=b/3) в два момента времени t1=0 и t2=T/4 в интервале 0 ≤ z ≤ 2Λ, где Λ – длина волны в волноводе на частоте f2.

4. Проверить выполнение граничных условий на стенках волновода (при x=0, a и y=0, b).

5. Определить максимальные значения плотностей продольного и поперечного поверхностных токов на всех стенках волновода на частоте f2.

6. Вычислить средний за период поток энергии через поперечное сечение волновода на частоте f2.

7. Определить фазовую скорость Vф и скорость распространения энергии волны V0 на частоте f2. Рассчитать и построить графики зависимости этих скоростей от частоты.

8. Нарисовать структуру векторных линий полей и эпюры токов на стенках волновода.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

E0, В/м

εr, Ф/м

μr, Гн/м

a, м

b, м

f1, Гц

f2, Гц

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Используя уравнения Максвелла, найти комплексные амплитуды всех остальных, не заданных в условии задачи, составляющих векторов  и .

Чтобы получить комплексные амплитуды вектора , воспользуемся формулой второго уравнения Максвелла:

Продифференцируем :

Тогда  примет вид:

Из этого следует:

2. Определить диапазон частот, в котором рассматриваемое поле представляет собой волну, бегущую вдоль оси .

Рассматриваемое поле представляет собой волну, бегущую вдоль оси , при выполнении условия .

Найдем :

Тогда диапазон частот:

3. Записать выражения для мгновенных значений всех составляющих векторов полей. Рассчитать и построить графики зависимостей мгновенных значений составляющих полей от координаты  (при ) в два момента времени  и в интервале , где  – длина волны в волноводе на частоте .

1) При :

2) При :

Графики зависимостей  от координаты  при :

Графики зависимостей  от координаты  при :

4. Проверить выполнение граничных условий на стенках волновода (при x=0, a и y=0, b).

Граничные условия:

1 стенка: 

- по условию

- по условию

- из пункта 3

3 стенка: 

- по условию

2 стенка: 

- по условию

- по условию

- из пункта 3

4 стенка: 

- по условию

5. Определить максимальные значения плотностей продольного и поперечного поверхностных токов на всех стенках волновода на частоте f2.

1 стенка: 

Учитывая, что:

,

,

,

,

получим:

2 стенка: 

Учитывая, что:

Получим:

6. Вычислить средний за период поток энергии через поперечное сечение волновода на частоте f2.

, где

;

учитывая, что

,

, 

получим

,

.

Тогда:

7. Определить фазовую скорость Vф и скорость распространения энергии волны V0 на частоте f2. Рассчитать и построить графики зависимости этих скоростей от частоты.

8. Нарисовать структуру векторных линий полей и эпюры токов на стенках волновода.

Построим структуру векторных линий полей, выбрав  и используя следующие уравнения:

Обозначения:

   вектор

   вектор

z

y

1. Торец ()

b

a

x

 не видно

z

3. Горизонтальное продольное сечение ()

a

x

2. Вертикальное продольное сечение ()

b

y

 не видно

 

Построим структуру эпюры токов на стенках волновода, используя следующие уравнения:

Боковая стенка:

Нижняя стенка:

При

Тогда:

4. Токи на боковой стенке ()

z

y

z

b

5. Токи на нижней стенке ()

x

a


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50590. КОТЛЕТОФОРМОВОЧНАЯ МАШИНА «МФК-2240» 203 KB
  Цель работы: Оценить технический уровень состояние котлетоформовочной машины МФК2240 и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса формования. Изучить устройство и принцип работы котлетоформовочной машины МФК2240. Определить теоретическую и экспериментальную производительности а также мощности привода котлетоформовочной машины МФК2240 при различных скоростях вращения рабочего вала и обработать результаты испытаний. Дать предложения по техническому обслуживанию котлетоформовочной машины...
50591. Основы построения систем и комплексов подвижной радиосвязи 70.5 KB
  Учебные цели: Сформировать навыки самостоятельного применения полученных знаний для расчета и обоснования основных характеристик сети подвижной радиосвязи. наглядные пособия: электронная презентация Расчет основных характеристик сети подвижной радиосвязи. Средства и комплексы подвижной радиосвязи.
50592. Прибор регистрирующий ДИСК 250М 75.5 KB
  ДИСК 250М прибор построенный на микропроцессорной элементной базе предназначен для измерения регистрации сигнализации и регулирования параметров технологических процессов представленных унифицированными сигналами и сигналами от термопар термопреобразователей сопротивления дифференциальнотрансформаторных датчиков и пирометров. ДИСК 250М объединяет в одном исполнении все функциональное разнообразие многочисленных исполнений прибора ДИСК 250. Исключение составляют приборы для измерения температуры жидких металлов ДИСК 250С и сигналов...
50595. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭРГОНОМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИНТЕРФЕЙСА ПРИЛОЖЕНИЯ 144 KB
  Чаще всего термин применяется по отношению к компьютерным программам, однако под ним может подразумеваться любая система взаимодействия с устройствами, способными к интерактивному общению с пользователем. Несколько широко распространённых примеров...
50596. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 344 KB
  Цель работы: исследование влияния продольной и поперечной компенсации реактивной мощности на параметры электрической сети. Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда Рис. 1 Результаты экспериментальных исследований (без компенсации и с поперечной компенсацией)
50598. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ КОЛЬЦЕВЫХ СЕТЕЙ 57.5 KB
  Проделав лабораторную работу, мы исследовали режимы работы кольцевых сетей. Выяснили, что при одинаковых напряжения питающих пунктов, вследствие естественного перераспределения мощностей в замкнутой однородной сети, потери мощности получаются минимальными.