Линии передачи
Особенности построения амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик отрезка волновода. Изображение картины силовых линий основных видов электромагнитного поля. Составление листинга программы для графиков на языке программирования Delphi 7.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.03.2013 |
| Размер файла | 361,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Радиотехники
Расчетно-графическая работа
по курсу «Теория передачи электромагнитных волн»
Тема: «Линии передачи»
Выполнил: студент
Омаров Б. К.
Группа БРЭ-04-13
Зач. книжка №033196
Принял: доцент
Боканова Г. Ш.
«___»__________ 2006
Алматы 2006
Задание
волновод электромагнитный амплитудный листинг
1. Построить амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики отрезка волновода длиной L в заданном диапазоне длин волн.
2. Изобразить картину силовых линий электромагнитного поля всех типов волн, которые в этом диапазоне длин волн могут участвовать в переносе активной энергии. Построить зависимости их продольных составляющих от поперечных координат. Привести картины распределения плотности поверхностного тока, соответствующего распределению поля этих типов волн на стенках волновода.
3. Во сколько раз изменяется длительность импульса прямоугольной формы на выходе волновода по сравнению с входом, если частота заполнения импульса равна центральной частоте рабочего диапазона волновода.
Примечание: Считать, что волновод идеально согласован по входу и выходу, а потери в диэлектрике пренебрежимо малы.
Учитывать, что независимо от количества мод участвующих в переносе энергии по волноводу, мощность генератора не меняется (можно принять равенство амплитуд всех мод).
Исходные данные:
Амплитуда поля
Длина отрезка волновода
Материал стенок - Медь
Тип волновода - ? (прямоугольный)
Характерные размеры волновода - ,
где - широкая стенка
- узкая стенка
Рабочий диапазон -
Длительность импульса
Скорость света -
Удельная проводимость меди -
Магнитная постоянная
Задание 1
Построить амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики отрезка волновода L в заданном диапазоне длин волн. Построить зависимости их продольных составляющих от поперечных координат.
Решение:
Уравнение для волны, распространяющейся в волноводе, имеет вид:
. Следовательно, АЧХ будет иметь функцию , а ФЧХ , где - коэффициент затухания, которой можно выразить через погонное затухание , а погонное рассчитывается по следующей формуле:
(1)
Так как , то основной волной прямоугольного волновода будет . Т.е. и , где m и n - количество стоячих полуволн, возникающих внутри волновода вдоль координатных осей x и y соответственно. Она имеет наибольшую критическую длину волны, равную
(стр. 276) [1].
При этом длина волны генератора зависит от частоты следующим образом:
Найдём диапазон частот, в которых нужно построить графики:
Таким образом, АЧХ имеет вид: , где рассчитывается через формулу (1). Т.к. можно считать, что потери в диэлектрике пренебрежимо малы, то , где . Т.е. внутри - воздух.
Таким образом, ФЧХ имеет вид: , где рассчитывается через формулу: , где - длина волны в волноводе, равная
Для построения графиков АЧХ и ФЧХ напишем программу на языке программирования Delphi 7.
Листинг программы:
const
c=3e8;
Z0=120*Pi;
mu0=4e-7*Pi; //Магнитная постоянная
// em=500;
Em1=15; {Число точек диапазона частот}
//L=17; {Длина отрезка волновода}
var
Form1: TForm1;
L:real;
Zc,zc1,zc2,a,b,l0,lkr,lmin,lmax,sigma,
tau,Faza,lc,hz,fc,hc,f,em,omega,alfa,Ampl,
x,y,z,g,beta,h,fmin,fmax,fp,t:real;
emm:integer;
implementation
uses Unit2;
{$R *.dfm}
procedure tform1.refreshwin;
begin
series1.Clear;
series2.Clear;
memo1.Clear;
memo2.Clear;
memo3.Clear;
memo4.Clear;
end;
procedure TForm1.N3Click(Sender: TObject);
begin
Form1.Close
end;
procedure TForm1.N1Click(Sender: TObject);
begin
Button1.Click;
end;
procedure TForm1.N2Click(Sender: TObject);
begin
Button1.Click;
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
i:integer;
acx:double;
begin
refreshwin;
Em:=strtofloat(edit1.Text);
L:=strtofloat(edit2.Text);
i:=combobox1.ItemIndex;
case i of
0:sigma:=5.8e7;
else
ShowMessage('Ошибка! Введите материал стенок!');
EXIT
end;
a:=strtofloat(edit3.Text);
b:=strtofloat(edit4.Text);
lmin:=strtofloat(edit5.Text);
lmax:=strtofloat(edit6.Text);
fmax:=c/lmin;
fmin:=c/lmax;
a:=a/1000;
b:=b/1000;
lkr:=2*a;
l0:=lmin;
f:=fmin;
repeat
alfa:=0.793*(1+2*b/a*sqr(c/(2*a*f)))/(b*sqrt(c*sigma/f)*sqrt(1-sqr(c/(2*a*f))));
ampl:=exp(-alfa*l);
g:=pi/a;
beta:=2*pi*f/c;
h:=sqrt(sqr(beta)-sqr(g));
Faza:=(((h*L)/(2*pi))-int((h*L)/(2*pi)))*2*pi;
series1.AddXY(f,Ampl);
series2.AddXY(f,Faza);
memo1.lines.add(floattostr(f));
memo2.lines.add(floattostr(Ampl));
memo3.Lines.Add (floattostr(f));
memo4.Lines.Add (floattostr(Faza));
f:=f+(fmax-fmin)/Em;
until f>fmax+1;
end;
procedure TForm1.N7Click(Sender: TObject);
begin
Form1.Close;
end;
procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject);
begin
close;
end;
end.
Частота (Гц)
6666666666,66667
7091787439,61353
7516908212,56039
7942028985,50725
8367149758,45411
8792270531,40097
9217391304,34783
9642512077,29469
10067632850,2415
10492753623,1884
10917874396,1353
11342995169,0821
11768115942,029
12193236714,9758
12618357487,9227
13043478260,8696
Амплитуда
0,148357352404122
0,373774242020002
0,466218477429875
0,519300790186901
0,554181033961214
0,578821156223145
0,597015909738862
0,610845927774395
0,62156406227589
0,629977260249828
0,636632342060078
0,641914851265158
0,646105414134586
0,649413691574904
0,651999772419615
0,653988167186664
Фаза
1,74024461416963
5,3882954043356
5,15495634625921
2,98671877324682
5,52442067664319
3,04590175240636
3,34935207454306
1,064583971831
3,07116859655008
3,49838885929582
2,64396881350016
0,730074843827221
4,21015399845109
0,651203725085604
2,72599092434294
4,23753770196265
Результат действий данной программы:
Рисунок 1 - АЧХ волновода.
Рисунок 2 - ФЧХ волновода.
Задание 2
Изобразить картину силовых линий электромагнитного поля всех типов волн, которые в этом диапазоне длин волн могут участвовать в переносе активной энергии. Построить зависимости их продольных составляющих от поперечных координат. Привести картины распределения плотности поверхностного тока, соответствующего распределению поля этих типов волн на стенках волновода.
Решение:
Учитывая диаграмму волн, можно определить, что в диапазоне длин волн в волноводе с размерами: и , в процессе переноса активной энергии может участвовать только волна типа H10 с
Картина силовых линий электромагнитного поля этой волны имеет вид:
[1] (стр.275 рис 10.3).
Зависимости продольных составляющих волны от поперечных координат:
где , учитывая, что находим
Картины распределения плотности поверхностного тока, соответствующего распределению поля этих типов волн на стенках волновода: [1] (стр.280 рис 10.10).
Задание 3
Во сколько раз изменяется длительность импульса прямоугольной формы на выходе волновода по сравнению с входом, если частота заполнения импульса равна центральной частоте рабочего диапазона волновода.
Решение:
Найдём центральную частоту рабочего диапазона: , .
Рис.1. Частотная зависимость модуля спектральной плотности прямоугольного радиоимпульса
Модуль спектральной плотности входного импульса будет иметь вид, представленный на рисунке 1. При этом основная доля энергии заключена в пределах центрального лепестка спектрального диаграммы, т.е. между частотами:
Найдем критическую частоту:
Найдём групповую скорость по формуле:
Рассчитаем её для нижней и верхней частоты:
Так как , то, учитывая , получаем, что низкочастотная группа волн “отстанет” от высокочастотной на отрезок времени длительностью:
Чтобы найти во сколько раз изменяется длительность импульса прямоугольной формы на выходе волновода по сравнению со входом, нужно найти отношение
раза.
Список литературы
1. Ю.В. Пименов, В.И. Вольдман, А.Д Муравцов: “Техническая электродинамика”. Москва 2000.
2. В.Л. Гончаров, А.Х. Хорош, А.Р. Склюев: “Теория передачи электромагнитных волн. Методические указания к РГР”. Алматы 2000.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчёт стационарных характеристик электрической цепи. Построение таблиц и графиков амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик. Практические графики, смоделированные в Micro-Cap. Расчёт переходной характеристики с помощью преобразования Лапласа.
контрольная работа [447,8 K], добавлен 13.06.2012Законы Ома и Кирхгофа. Определение частотных характеристик: функции передачи электрической цепи и резонансной частоты. Нахождение амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристики для заданной электрической цепи аналитически и в среде MicroCap 8.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.08.2013Исследование частотных и переходных характеристик линейной электрической цепи. Определение электрических параметров ее отдельных участков. Анализ комплексной передаточной функции по току, графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик.
курсовая работа [379,2 K], добавлен 16.10.2021Определение амплитудно- и фазо-частотной характеристик (ЧХ) входной и передаточной функций цепи. Расчет резонансных частот и сопротивлений. Исследование модели транзистора с обобщенной и избирательной нагрузкой. Автоматизированный расчет ЧХ полной модели.
курсовая работа [545,0 K], добавлен 05.12.2013Определение параметров волны. Комплексные и мгновенные значения векторов напряженностей электрического и магнитного полей. Построение графиков зависимостей мгновенных значений векторов поля. Построение амплитудно-частотной характеристики коэффициента.
контрольная работа [148,7 K], добавлен 04.05.2015Построение электрической схемы фильтра, графиков частотной зависимости входного сопротивления и карты полюсов и нулей. Нахождение комплексной функции передачи. Определение основных параметров импульсной и переходной характеристик электрической цепи.
контрольная работа [568,0 K], добавлен 28.09.2015Электромагнитные волны, распространяющиеся в линиях передачи. Особенности решения уравнений Максвелла, расчет характеристик электромагнитного поля в проводящем прямоугольном волноводе. Сравнение полученных результатов с установленными по ГОСТ значениями.
курсовая работа [660,7 K], добавлен 23.05.2013Суть волнового процесса, исследование частотной характеристики кольцевых систем СВЧ-диапазона для бегущих и стоячих волн. Методы расчёта диэлектрических волноведущих систем. Закономерности формирования амплитудно-частотной характеристики резонаторов.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 13.01.2011Определение основных свойств монохроматического электромагнитного поля с использованием уравнения Максвелла для бесконечной среды. Комплексные амплитуды векторов, мгновенные значения напряженности поля, выполнение граничных условий на стенках волновода.
контрольная работа [914,8 K], добавлен 21.10.2012Изучение принципов и особенностей осуществления угловой модуляции. Ознакомление с физическими процессами, происходящими в автогенераторе с частотной модуляцией на варикапах. Проведение экспериментального анализа характеристик частотного модулятора.
лабораторная работа [457,4 K], добавлен 01.07.2015Структура электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Условия реализации обычной магнитной поляризации среды. Возбуждение электродинамических полей в металле. Закон частотной дисперсии волнового числа магнитной волны. Характер частотных зависимостей.
доклад [93,2 K], добавлен 27.09.2008Исследование перспективности способа измерения импеданса ЭХС с предварительной компенсацией сопротивления электролита и емкости двойного электрического слоя. Определение значения константы Варбурга. Построение соответствующих графиков годографов.
курсовая работа [274,1 K], добавлен 20.10.2017Основные параметры электромагнитного поля и механизмы его воздействия на человека. Методы измерения параметров электромагнитного поля. Индукция магнитного поля. Разработка технических требований к прибору. Датчик напряженности электромагнитного поля.
курсовая работа [780,2 K], добавлен 15.12.2011Классификация фильтров по виду амплитудно-частотной характеристики. Особенности согласованной и несогласованной нагрузки. Частотная зависимость характеристического и входного сопротивлений фильтра. Расчет коэффициентов затухания тока и фазы тока.
контрольная работа [243,7 K], добавлен 16.02.2013Назначение и преимущества использования коаксиальной линии передач. Электрические свойства полосковых линий; их разновидности. Схематическое изображение прямоугольного, круглого и коаксиального волноводов; определение их достоинств и недостатков.
отчет по практике [593,3 K], добавлен 23.08.2014Устройство прямоугольного объемного резонатора. Структура электромагнитного поля. Общая задача о собственных колебаниях в прямоугольном объемном резонаторе. Понятие основного типа колебаний. Структура электромагнитного поля в прямоугольном резонаторе.
курсовая работа [356,3 K], добавлен 13.05.2011Анализ квантовой теории полей. Способ получения уравнения Клейна-Гордона-Фока для электромагнитного поля и его классическое решение, учитывающее соответствующие особенности. Процедура квантования (переход к частичной интерпретации электромагнитного поля).
доклад [318,7 K], добавлен 06.12.2012Изучение электростатического поля системы заряженных тел, расположенных вблизи проводящей плоскости. Определение емкости конденсатора на один метр длины. Описание зависимости потенциала и напряженности в электрическом поле, составление их графиков.
контрольная работа [313,2 K], добавлен 20.08.2015Теория диэлектрических волноводов. Анализ распространения волн в плоском оптическом волноводе с геометрической точки зрения и с точки зрения электромагнитной теории. Распределение электромагнитного поля и зависимость свойств волновода от его параметров.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 07.05.2012Микрополосковая линия как несимметричная полосковая линия передачи для передачи электромагнитных волн в воздушной или диэлектрической среде, вдоль двух или нескольких проводников. Построение соответствующей модели с помощью программы CST Studio SUITE.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 12.03.2019
