ММинистерство образования и науки
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный аэрокосмический
университет имени академика С.П. Королева»
Научно исследовательский университет
Кафедра Радиотехники и МДС
Лабораторная работа по дисциплине ”Электродинамика и распространение радиоволн”
“Исследование прямоугольного
Полого металлического волновода”
Выполнила: Змеева М.А.гр.533
Проверил: Полухин Ю.Н.
Самара 2011г.
1. Цель работы
Целью работы является исследование структуры электромагнитного поля волны типа Н10 в прямоугольном полом металлическом волноводе и способов возбуждения этой волны.
2. Домашнее задание
Используя данные таблицы 1, рассчитаем:
а) критические длины волн λкр и частоты fкр для волн типов Н10, Н20, Н01, Н11, Е11 в прямоугольном волноводе;
б)
волноводную
длину волны Λ,
фазовую скорость
,
групповую скорость
,
характеристическое сопротивление Zн
, затухание на единицу
длины N'
и предельную мощность Рпр
волны
Н10
в прямоугольном волноводе.
Результаты расчета занесём в таблицы 2 и 3.
Таблица 1
Вариант |
Частота f, ГГц |
Размеры волновода |
|
а, см |
b, см |
||
2 |
10 |
2,3 |
1 |
Таблица 2
Тип волны |
Н10 |
Н20 |
Н01 |
Н11 |
Е11 |
λкр., см |
4,6 |
2,3 |
2 |
1,8 |
1,8 |
fкр., ГГц |
6,522 |
13,04 |
15 |
16,36 |
16,36 |
Таблица 3 (для волны Н10)
Заданное значение частоты f =10ГГц |
|||||
Λ,см |
,м/с |
,м/с |
Zн,Ом |
N',дБ/м |
Рпр,МВт |
4 |
3,957∙108
|
2,27∙108
|
497,3 |
0,11 |
1,04 |
Расчетные соотношения:
а)
;
б)
;
;
;
;
;
;
;
;
;
σп
= 5,7*107
;
;
Eпр
= 3*106
.
Функционально-конструктивная схема экспериментальной установки:
В схему входят элементы волноводного тракта сечением a x b = 23 x 10 мм2.
1 - СВЧ генератор;
2 - переменный аттенюатор; 3,3' - ферритовые вентили;
4 - измерительная линия;
5 - волновод с набором щелей;
6 - поперечная измерительная линия;
7 - коаксиальная детекторная секция;
8 - прямоугольный волновод с короткозамыкающем поршнем;
9 - согласованная нагрузка;
10 - индикатор;
11 - крестообразный волноводно-коаксиальный
переход;
12 - коаксиальный кабель;
13 - волноводная детекторная секция;
5.1 Исследование продольного распределения электрического поля волны н10
Таблица 4
F=9,846 ГГц
Z |
68,6 |
62,1 |
60 |
58,1 |
56,2 |
55,7 |
55 |
N(Z) |
23,8 |
22,4 |
20,5 |
17,4 |
11,4 |
7,1 |
10,2 |
∆N(Z) |
0,3 |
1,7 |
3,6 |
6,7 |
12,7 |
17 |
13,9 |
e2(Z) |
0,966051 |
0,822243 |
0,660693 |
0,462381 |
0,231739 |
0,141254 |
0,201837 |
54 |
53 |
52 |
50 |
47,1 |
45 |
42,1 |
14,6 |
18,8 |
20,5 |
22,8 |
24,1 |
24 |
23 |
9,5 |
5,3 |
3,6 |
1,3 |
0 |
0,1 |
1,1 |
0,334965 |
0,54325 |
0,66069 |
0,86099 |
1 |
0,988553 |
0,881049 |
40 |
38,1 |
36,1 |
34,2 |
33,1 |
21,5 |
19 |
13 |
12,4 |
18 |
2,6 |
5,1 |
11,1 |
11,7 |
6,1 |
0,74131 |
0,555904 |
0,278612 |
0,260016 |
0,49545 |
С этюниатором
Z |
58 |
55 |
53 |
50 |
48 |
47 |
45 |
N(Z) |
16,6 |
15,7 |
12,6 |
10,7 |
13,2 |
13,3 |
13,9 |
∆N(Z) |
0 |
0,9 |
4 |
5,9 |
3,4 |
3,3 |
2,7 |
e2(Z) |
1 |
0,901571 |
0,630957 |
0,506991 |
0,676083 |
0,683912 |
0,732825 |
43 |
40 |
38 |
35 |
33 |
31 |
30 |
27 |
15,8 |
16,2 |
16,8 |
15,6 |
13,2 |
12,2 |
13,4 |
12,9 |
0,8 |
0,4 |
-0,2 |
1 |
3,4 |
4,4 |
3,2 |
3,7 |
0,912011 |
0,954993 |
1,02329 |
0,89125 |
0,676 |
0,60256 |
0,691831 |
0,653131 |
25 |
23 |
20 |
13 |
14,4 |
16 |
3,6 |
2,2 |
0,6 |
0,660693 |
0,776247 |
0,933254 |
Z |
10 |
13 |
16 |
20 |
23 |
26 |
30 |
U(Z) |
13 |
21 |
33 |
23 |
5 |
0 |
5 |
e1(Z) |
0,6183 |
0,785905 |
0,985184 |
0,822478 |
0,383482 |
0 |
0,383482 |
33 |
36 |
40 |
43 |
46 |
50 |
53 |
56 |
19 |
32 |
24 |
7 |
0 |
5 |
18 |
33 |
0,747545 |
0,970143 |
0,84017 |
0,45374 |
0 |
0,383482 |
0,727607 |
0,985184 |
60 |
63 |
66 |
70 |
73 |
76 |
20 |
12 |
0 |
5 |
15 |
30 |
0,766965 |
0,594089 |
0 |
0,383482 |
0,664211 |
0,939336 |
С этюниатором
Z |
60 |
58 |
55 |
52 |
50 |
48 |
45 |
U(Z) |
2100 |
2400 |
2000 |
700 |
0 |
300 |
700 |
e1(Z) |
0,9165 |
0,9798 |
0,894427 |
0,52915 |
0 |
0,34641 |
0,52915 |
42 |
40 |
37 |
35 |
33 |
30 |
27 |
25 |
23 |
1900 |
2200 |
2500 |
2200 |
1300 |
300 |
0 |
300 |
1400 |
0,87178 |
0,938083 |
1 |
0,93808 |
0,72111 |
0,346 |
0 |
0,34641 |
0,748331 |
20 |
17 |
15 |
12 |
10 |
8 |
5 |
3 |
0 |
2000 |
2500 |
2300 |
900 |
300 |
0 |
300 |
1100 |
2200 |
0,894427 |
1 |
0,959166 |
0,6 |
0,34641 |
0 |
0,34641 |
0,663325 |
0,938083 |
ΔN(z) = Nmax – N(z)
e2(z) = E(z)/Emax= 10 -0,05ΔN(z)
N(z) при A0=const