N

вар

f, ГГц

а,

мм

b,

мм

m

n

Тип вузлу

Призначення пристрою



А

В

C

D

E



7

10

20

10

0

5

ВФР

ЦЕФ

РА

РПП

ПН

Робота передавача та приймача на одну антену



1. Початкові дані



2. Опис пристрою

Структурна схема досліджуваного пристрою зображена на рис.2.1:



Рис. 2.1 – Структурна схема досліджуваного пристрою



Рис. 2.2 – Зображення хвилеводу



Радіопередавальний пристрій (РПДП) потужністю 10мВт працює на частоті ГГц і збуджує в прямокутному хвилеводі 1 з поперечним перерізом мм спектр власних хвиль та . Трансформатором 2 власні хвилі хвилеводу 1 перетворюються в основну хвилю стандартного прямокутного хвилеводу 3 з поперечним перерізом quation.3 HYPER14HYPER15мм. ККД трансформатору 2 дорівнює 80%. Основна хвиля хвилеводу 3 надходить у пристрій, який містить ідеально узгоджені хвилеводні вузли A, B, C, D та E. Ці вузли виконані на базі хвилеводу 3, в якому можливе поширення тільки основного типу хвилі. На рис.2.2 наведено зображення прямокутного хвилеводу в декартовій системі координат.

3. РОЗВ’ЯЗАННЯ ЗАДАЧ



Завдання 1. Дослідження поля хвиль типу в хвилеводі 1.

1.Знайти комплексну амплітуду вектора напруженості магнітного поля хвилі в хвилеводі 1, якщо комплексна амплітуда вектора напруженості електричного поля цієї хвилі описується формулою:

, де – поздовжнє хвильове число.

; – робоча довжина хвилі в вільному просторі; – критична довжина хвилі :

.

2.Знайти напруженості електричного та магнітного полів хвилі хвилеводу 1 в точці з координатами x=0,5см, y=1см, z=10см у момент часу с.

3.Визначити напрямок подачі енергії в хвилеводі 1.



Розв’язок завдання1.



1. З виразу 3.1 видно, що , а це вказує на те, що досліджуване поле утворюється магнітними хвилями і .

. (3.1)



Комплексна амплітуда вектора напруженості електричного поля:

. (3.2)

Комплексна амплітуда вектора напруженості магнітного поля:

.(3.3)

Розрахуємо необхідні коефіцієнти:

; (3.4)

; (3.5)

Визначимо робочу довжину хвилі в вільному просторі:

[м]; (3.6)

Обчислимо критичну довжину хвилі :

[м]; (3.7)

Поздовжнє хвильове число визначимо наступним чином:

[рад/с]; (3.8)

Хвилевий опір визначається як:

[Ом]; (3.9)



Площа поперечного перерізу хвилеводу дорівнює:



[м2]; (3.10)

Амплітуду джерела коливань визначимо за формулою:

[А/м] ([В/м]); (3.11)



Запишемо частоту наступним чином:

[рад/с]. (3.12)



Підставивши числові значення величин у формули (3.2) і (3.3), запишемо вирази для комплексних амплітуд векторів напруженості електричного і магнітного полів.

(3.13)



(3.14)



2. Знайдемо напруженості електричного та магнітного полів у хвилеводі 1 в точці з координатами x=0,5см, y=1см, z=10см у момент часу с.



[В/м]; (3.15)

[А/м]; (3.16)



[А/м]; (3.17)

3. Визначимо напрямок подачі енергії у хвилеводі в даний момент часу в даній точці простору (див.рис.3.1)



Рис.3.1 Напрямок подачі енергії у хвилеводі