2 Задание на курсовую работу

В полой трубе с прямоугольным поперечным сечением и с идеально проводящими стенками возбуждено монохроматическое электромагнитное поле. Труба заполнена однородной изотропной средой без потерь, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна . Относительная магнитная проницаемость среды . Заданы поперечные размеры волновода, индексы и типов волн, частота монохроматической волны , амплитуды электрической или магнитной составляющих электромагнитного поля (таблица В.1 приложения В).

Задание:

1. Определить основные параметры электромагнитного поля

2. Рассчитать комплексные амплитуды всех составляющих векторов поля.

3. Определить диапазон частот, в котором рассматриваемое поле - бегущая волна.

4. Записать выражение для мгновенных значений всех составляющих векторов поля для случая, когда .

5. Рассчитать и построить графики зависимостей мгновенных значений всех составляющих полей от продольной координаты (при ) в два момента времени и в интервале .

6. Проверить выполнение граничных условий на боковых стенках , , , трубы с прямоугольным поперечным сечением для касательной составляющей вектора и нормальной составляющей вектора .

7. Определить максимальные значения плотности продольного поверхностного тока на стенках волновода.

8. Вычислить средний за период поток энергии через поперечное сечение волновода.

9. Определить фазовую скорость и скорость распространения энергии волны , построить графики зависимостей и от частоты.

10. Нарисовать структуру векторных линий полей и токов на стенках волновода.

3 Методические указания

Каждому студенту выдается индивидуальное задание, исходные данные для которого соответствуют номеру варианта (таблица В.1 приложения В). Номер варианта выбирается по двум последним цифрам номера зачетной книжки студента (если эти цифры 00, то выбирается вариант 100).

Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 одним из следующих способов: рукописным, машинописным или с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ. Она должна включать в себя:

Титульный лист (приложение Г)

Задание (приложение Д)

Содержание

Введение

Во введении рекомендуется проанализировать виды линий передачи, отметить достоинства и недостатки каждого вида в различных частотных диапазонах. Отметить особенности линий передачи в диапазоне СВЧ.

1. Определение основных параметров электромагнитного поля

В этом разделе для заданного варианта необходимо найти значения абсолютных диэлектрической , и магнитной проницаемостей, волнового сопротивления среды, заполняющей волновод, скорость и длину волны в этой среде, волновое число , поперечное волновое число , фазовый коэффициент , критическую длину волны , длину волны в волноводе . Кроме того, здесь следует записать выражение для продольной составляющей электромагнитного поля ( или ) согласно варианту задания.

2. Определение комплексных амплитуд составляющих поля

Во втором разделе, используя формулы (17), (18) или (19), (20) необходимо получить выражения для комплексных амплитуд всех остальных составляющих электромагнитного поля с учетом исходных данных.

3. Определение диапазона частот

Диапазон частот, для которого поле имеет характер бегущей волны, определяется выражением (34).

4. Запись выражений для мгновенных значений составляющих поля

Как известно [3], комплексная амплитуда – это комплексное число, модуль которого равен амплитуде гармонического сигнала, а аргумент – его начальной фазе. Поэтому, определив комплексные амплитуды всех составляющих поля в волноводе и умножив их на величину , легко записать их мгновенные значения

. (51)

Кроме того, необходимо учитывать, что

5. Расчет зависимостей мгновенных значений составляющих поля от координаты

Этот расчет производится в соответствии с выражением (51) для указанных в задании двух значений времени . Графики мгновенных значений составляющих поля строятся любым из известных способов (с использованием компьютеров, микрокалькуляторов и т.п.)

6. Проверка выполнения граничных условий на боковых стенках

Для поперечно-электрических ( или ) волн осуществляется проверка выполнения условий (22), для поперечно-магнитных ( или ) - условий (41).

7. Определение максимальных значений плотности поверхностного тока

Этот пункт задания выполняется в соответствии с подразделом 1.4 настоящего пособия.

8. Вычисление среднего за период потока энергии через поперечное сечение волновода

Средний за период поток энергии – это мощность, передаваемая через поперечное сечение волновода, которая рассчитывается по формулам (39) и (40).

9. Определение фазовой скорости и скорости распространения энергии волны

Значение этих скоростей рассчитывается на заданной частоте согласно выражениям (35) и (36) соответственно. Для построения зависимостей от частоты и необходимо использовать те же формулы, только частоту целесообразно менять от до с шагом .

10. Построение векторных линий полей и токов

При построении этих линий следует руководствоваться приложением Б и подразделом 1.4.

Заключение

В заключение подводятся итоги проделанной работы, даются рекомендации о способах возбуждения в волноводе рассмотренного типа волны.

Список использованных источников

В этом списке, кроме рекомендованных, указываются источники, которые студент использовал при выполнении курсовой работы.