МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН САМАРКАНДСКИЙ ФИЛИАЛ ТАШКЕНТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА АЛ-ХОРЕЗМИ ФАКУЛЬТЕТА «ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ» Лабораторная работа №1 По предмету «Электромагнитные поля и волны.» По теме: «Тема: Исследование режимов работы прямоугольного волновода. Исследование режимов работы коаксиального волновода. Исследование режимов работы волноводного направленного ответвителя.». Выполнил: Студент 21-02 группы Турдиев Шерзод. Принял: ЭГАМОВ Ш. В. Самарканд 2022-2023 Лабораторная работа №1 Тема: Исследование режимов работы прямоугольного волновода. Исследование режимов работы коаксиального волновода. Исследование режимов работы волноводного направленного ответвителя. Цель работы: изучение структуры поля волны Н10 в прямоугольном волноводе и расчѐт основных параметров этой волны, приобрести знания особенностей распространения электромагнитных волн в коаксиальном волноводах и изучить свойства волноводного направленного ответвителя и приобрести навыки определения его параметров. Теоретическая часть Общие свойства электромагнитных волн в линиях передачи I.Исследование режимов работы прямоугольного волновода. В диапазоне сверхвысоких и крайне высоких частот (частота f>1 ГГц) в качестве линий передачи широко используются полые металлические трубы и диэлектрические стержни с различной формой поперечного сечения. На рисунке 1.1 схематически показаны их основные типы. Такие линии передачи называются волноводами. Диэлектрические волноводы используются также и в оптическом диапазоне частот и называются световодами. Образование волноводной волны Прямоугольный волновод (рисунок 1.3) представляет собой металлическую трубу прямоугольного сечения, полую или заполненную диэлектриком, предназначенную для передачи мощности СВЧ. Цифра 1 в записи H10 означает, что все составляющие электромагнитного поля имеют одну вариацию поля вдоль оси oх. Цифра 0 означает, что все компоненты поля имеют постоянное распределение вдоль оси oy (0 вариаций). Прямоугольный волновод 1.2. Домашний расчѐт: Чтобы в волноводе создался одноволновой режим, его размеры должны удовлетворять условию a< λ< 2a, где a – большая сторона прямоугольного волновода. Дано: Гц – рабочая частота Длина волны в волноводе – это расстояние между двумя ближайшими точками вдоль оси волновода, фазы колебаний которых отличаются на 2π. Диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная или абсолютная диэлектрическая проницаемость) ε описывает способность материала к поляризации электрическими полями и определяется следу- ющим образом: Здесь εr — относительная проницаемость, а ε0 — электрическая постоянная(или диэлектрическая проницаемость вакуума). Исследование режимов работы коаксиального волновода. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Волны в направляющих системах В дециметровом и сантиметровом диапазонах, в основном, используются линии передачи закрытого типа, в которых вся энергия сосредоточена в пространстве, экранированном от внешней среды металлической оболочкой. Общие свойства электромагнитных волн в линиях передачи. Магнитными или волнами Н, называют волны, у которых вектор магнитного поля, помимо поперечных составляющих, имеет продольную составляющую. Продольная составляющая вектора электрического поля равна нулю (Нz≠0, Еz=0). Волны класса Н иногда называют поперечными электрическими волнами ТЕ. В любой направляющей системе возможно существование большого числа типов волн (из классов Е и Н), количество которых зависит от выбора рабочей длины волны λр (расстояние, на котором фаза волны изменяется на 2π называется длиной волны). К объяснению разницы длины волны в волноводе и в воздухе. 1Домашний расчет: Рассчитать значения волнового сопротивления Zв, фазовой Vф и групповой Vгр скоростей и длины волны Λ в волноводе в одноволновом режиме где с – скорость света в вакууме; с = 1 √𝗌 𝜇 D – диаметр оплетки коаксиального кабеля; d – диаметр центральной жилы коаксиального кабеля. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВОДНОГО НАПРАВЛЕННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Направленный ответвитель (НО) – прибор, служащий для ответвления из основного высокочастотного тракта части мощности одной из двух бегущих волн, распространяющихся по линии в противоположных направлениях. Простейшим НО является узкополосным. Он выполнен следующим образом. Домашный расчѐт направленного ответвителя с электромагнитной связью По рассчитанной ранее величине переходного ослабления С13=14 определит амплитудный коэффициент связи kсв пользуясь следующей формулой Найти характеристические сопротивления чѐтного Zчет и нечѐтного Zнеч типов колебаний по формулам чет неч Где Z -- сопротивление входных и выходных плеч направленного ответвителя, по условию равное 50 Ом. Используя полученные ранее значения для характеристических сопротивлений и для выбранной конфигурации направленного ответвителя, вычислит его геометрические размеры, исходя из следующих соотношений Где d -- толщина диэлектрической подложки, выбранная нами ранее, равная 2 мм; ε -- диэлектрическая проницаемость среды (ε = 5).
