Прямоугольный волновод

  • 17 мая 2012 г.
  • 1073 Слова
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Донецкий Национальный Университет
Физико-технический факультет






КУРСОВАЯ РАБОТА
Техника СВЧ
«Расчёт прямоугольного волновода»












Донецк – 2012

Содержание
Постановка задачи………………………………………………………………..3
Выбор размеров волновода………………………………………………………4
Определение времени пробега и потерь вволноводе…………………………..6
Определение мощностных характеристик………………………………………7
Эпюры токов в стенках волновода……………………………...……………….9
Литература……………………………………………………………………….11






















Задача: Выбрать размеры прямоугольного волновода для передачи сигнала в полосе частот от 3,4 до 4,2 ГГц в одномодовом режиме. Для согласованного волновода длиной [pic]м. найти разницу времени групповогопробега (времени прохождения сигнала со скоростью [pic]) для крайних частот рабочей полосы, коэффициент затухания и шумовую температуру на средней частоте (коэффициент шероховатости [pic], [pic]К). Определить для этого волновода предельную мощность на средней частоте при воздушном заполнении и нормальных атмосферных условиях. Вычислить тепловые потери на 1 м длины при передаче средней мощности,равной 0,1 от предельной. Построить эпюры распределения поперечных составляющих тока в стенках волновода при указанном значении мощности.


















Как известно из теоретического анализа и рассмотрения, в прямоугольном волноводе возможно существование бесконечного числа типов волн, отличающихся друг от друга структурой электрического и магнитного полей, критическимичастотами, фазовой скоростью и другими параметрами. Однако при конструировании линий передачи обычно принимают все меры к тому, чтобы энергия переносилась каким-либо одним типом волны. Объясняется это тем, что различным типам волн соответствуют разные групповые скорости. Поэтому при передаче сигнала несколькими типами волн один и тот же сигнал приходит в точку приёма в виде нескольких, смещённых по временисигналов, что приводит к искажениям и увеличению уровня шумов.
Поэтому можно выделить требования к волноводам, предназначенных для передачи сигналов:
Во всем рабочем диапазоне частот передача энергии по волноводу должна осуществляться только одним типом волны.
Волновод должен иметь достаточно высокую электрическую прочность для передачи большой мощности от генератора к нагрузке.
Потери в волноводедолжны быть по возможности минимальными.
Габариты и вес волновода должны быть минимальными, а технология изготовления возможно более простой.
Выбор типа волны, как правило, решается в соответствии с первым требованием. Для того чтобы обеспечить работу волновода только на одном типе волны, удобнее всего использовать низший тип, т. е. тип, критическая длина волны которого имеет наибольшую величину.Размеры сечения волновода должны быть такими, чтобы обеспечить существование волны низшего типа, но не допустить распространения волн всех других типов. Это можно реализовать, сделав невозможным распространение типа волны, ближайшего к низшему.
Если [pic] – рабочая длина волны (в свободном пространстве), то должны соблюдаться соотношения:
[pic] для низшей волны
[pic] для ближайшей высшей волны.(1)
Для прямоугольного волновода низшим основным типом является волна типа Н10 с критической длиной [pic], где [pic]– длина широкой стенки волновода. Поэтому будем использовать именно её при построении нашего одномодового волновода.
Определим длины волн в свободном пространстве для крайних частот нашего диапазона (3,4 – 4,2) ГГц:
[pic]см, [pic]см.
Определим размеры сеченияпрямоугольного волновода, удовлетворяющие работе на «чистой» волне типа Н10. При этом зададимся условием отсутствия ближайших высших типов волн Н20 и Н01. В соответствии с условиями (1) запишем:
[pic]
[pic]
[pic].
Тогда имеем: ([pic]) см.
([pic]) см.
Размер [pic] обычно выбирают немногим меньше 0,5[pic], так как малые значения данного параметра уменьшат...
tracking img