Электродинамический расчет параметров и характеристик электромагнитных волн в неограниченной среде и волноведущих структурах
Плоская электромагнитная волна. Определение комплексной диэлектрической проницаемости среды, ее волнового сопротивления. Электродинамический расчет параметров и характеристик волн в прямоугольном и круглом волноводе. Параметры коаксиальной линии.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.04.2019 |
| Размер файла | 519,5 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/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Курсовая работа
по дисциплине “Электродинамика и распространение радиоволн” на тему “Электродинамический расчет параметров и характеристик электромагнитных волн в неограниченной среде и волноведущих структурах”
Выполнил студент: ___________ Жизнь В.В.
Группа: 11ПЛ1
2018
Задание 1
В однородной среде, имеющей параметры е, м, г распространяется плоская электромагнитная волна. Определить комплексную диэлектрическую проницаемость среды, ее волновое сопротивление, постоянную распространения и длину волны в данной среде для трех значений частоты генератора, возбудившего эту электромагнитную волну.
Записать уравнение для напряженности электрического и магнитного полей монохроматической волны, распространяющейся в положительном направлении оси Z.
Для каждого значения частоты построить графики Е = Е(z), H = H(z) при t = 0.
Дать сравнительную оценку особенностей распространения волн в различных средах.
Таблица исходных данных:
|
№ варианта |
См/м |
f1 МГц |
f2 МГц |
f3 МГц |
E0 мкВ/м |
|||
|
5 |
7 |
2 |
0.3 |
60 |
30 |
3500 |
12 |
Электрическая постоянная
Магнитная постоянная
1.1 Определяем граничную частоту
1.2 Определяем комплексную диэлектрическую проницаемость среды для трех частот
f1=60 МГц
f2=30 МГц
f3=3500 МГц
1.3 Определяем волновое сопротивление среды для трех частот
f1=60 МГц
f2=300 МГц
f3=3500 МГц
1.4 Определяем постоянную распространения и коэффициент затухания:
,
где - постоянная распространения
- коэффициент затухания
f1=60 МГц
f2=300 МГц
f3=3500 МГц
1.5 Определяем длину волны для трех значений частот:
f1=60 МГц
f2=300 МГц
f3=3500 МГц
1.6 Определяем углы диэлектрических потерь для трех значений частот
Для частоты f1=60 МГц
Для частоты f2=300 МГц
Для частоты f3=3500 МГц
1.7 Определяем зависимости вектора напряженности электрического (E) и магнитного (H) полей от длины волны (z) для трех частот в начальный момент времени (t=0)
Учтем, что
f1=60 МГц
Рис.1.1
Рис 1.2
f2=300 МГц
Рис 1.3
Рис 1.4
f3=3500 МГц
Рис.1 5
Рис.1.6
Выводы
· На частоте f2 свойства заданной среды близки к среде с потерями (частота порядка fгр);
· На частоте f1-к проводящей среде (f<fгр);
· На частоте f3-к диэлектрической среде (f>fгр).
Задание 2
Электродинамический расчет параметров и характеристик волн в прямоугольном волноводе.
Рассчитать технические параметры прямоугольного металлического волновода, заполненного воздухом. Задан волновод R 58.
Рабочая частота fраб равна 6,46 ГГц.
2.1 Выбираем размеры поперечного сечения a*b:
a=40.39*м b=20.193*м
2.2 Устанавливаем частотный диапазон одномодового режима
fнkrГц fнkr=Гц
2.3 Находим длину волны в волноводе
==0,5 м = 0.663 м
2.4 Находим фазовую и групповую скорости
2.5 Находим характеристическое сопротивление:
2.6 Определяем максимальную и пробивную мощности:
Вт
Вт
2.7 Определяем затухание волн в волноводе:
м
Ом
дБ/м
Рис. 2.1 График зависимости фазовой скорости от частоты:
Рис. 2.2 График зависимости групповой скорости от частоты:
Задание 3
Электродинамический расчет параметров и характеристик волн в круглом волноводе.
Рассчитать технические параметры круглого медного волновода, заполненного воздухом. Задан волновод С 30
Данные для расчета:
Рабочая частота
Корни функции Бесселя
3.1 Выбор размеров волновода
Условие одномодового режима
3.2 Определение частотного диапазона одномодового режима
3.3 Расчет длины волны в волноводе
3.4 Расчет фазовой и групповой скоростей
3.5 Расчет характеристического сопротивления
3.6 Расчет пробивной и максимальной мощности в волноводе
3.7 Расчет затухания волн в волноводе
/м
Рис. 3.1 График зависимости фазовой скорости от частоты:
Рис. 3.2
График зависимости групповой скорости от частоты:
электромагнитный волна диэлектрический сопротивление
Задание 4: Электродинамический расчет параметров и характеристик волн в коаксиальном кабеле
Рассчитать технические параметры коаксиальной линии.
Данные для расчета:
Марка кабеля: РК-50-4-21.
Диэлектрик - фторопласт, =2,1;
Диаметр по изоляции D = 6.6 мм;
Диаметр центрального проводника d=3,03 мм;
Заданные частоты:
Волновое сопротивление в свободном пространстве
4.1 Установим частотный диапазон одномодового режима для ТЕМ-волны
4.2 Находим длину волны в волноводе для рабочей частоты
4.3 Находим фазовую и групповую скорости
4.4 Рассчитываем волновое сопротивление
4.5 Определяем пробивное напряжение, пробивную и максимальную мощности в коаксиальной линии
4.6 Определяем затухание волн в линии для заданных частот
:
Ом
:
/м
:
:
/м
Задание 5
Электродинамический расчет параметров и характеристик волн в полосковых линиях
|
Несимметричная, симметричная, копланарная и щелевая полосковые линии |
||||||||
|
№ вар |
, ГГц |
H, мм |
Анализ |
Синтез |
||||
|
W, мм |
Length, мм |
Z0 |
ElecLen, град |
|||||
|
5 |
9,8 |
1 |
2,4 |
2,2 |
100 |
65 |
180 |
7.1 Проведем анализ полосковой линии с помощью калькулятора для определения эффективной диэлектрической проницаемости и волнового сопротивления
Рис. 7.1
Полученные данные:
Волновое сопротивление Z0=50,92 Ом,
Электрическая длина линии ElecLen = 307,39 град.
7.2 Проводим синтез полосковой линии
Рис. 7.2
Полученные данные:
ширина полоскового проводника W = 1,23 мм,
длина линии Length = 59,96 мм.
7.3 Рассчитаем длину волны в линии
7.4 Рассчитаем характеристическое сопротивление
7.5 Рассчитаем допустимую мощность, передаваемую вдоль линии
7.6 Рассчитаем коэффициент затухания.
8,68*б=6.015
7.7 Математическое моделирование характеристик линии в зависимости от частоты при различных геометрических размерах
Рис. 7.3 зависимость от частоты
Рис. 7.4 Частотная зависимость :
Рис. 7.5 зависимость от W.
Рис. 7.6 зависимость от W:
зависимость от :
Рис. 7.7
Рис. 7.8 зависимость от
Рис. 7.9 зависимость от :
Рис. 7.10 зависимостьот:
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение параметров плоской электромагнитной волны: диэлектрической проницаемости, длины, фазовой скорости и сопротивления. Определение комплексных и мгновенных значений векторов. Построение графиков зависимостей мгновенных значений и АЧХ волны.
контрольная работа [103,0 K], добавлен 07.02.2011Экспериментальное получение электромагнитных волн. Плоская электромагнитная волна. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Получение модуля вектора плотности потока энергии. Вычисление давления электромагнитных волн и уяснение его происхождения.
реферат [28,2 K], добавлен 08.04.2013Понятие электромагнитных волн, их сущность и особенности, история открытия и исследования, значение в жизни человека. Виды электромагнитных волн, их отличительные черты. Сферы применения электромагнитных волн в быту, их воздействие на организм человека.
реферат [776,4 K], добавлен 25.02.2009Расчет первичных параметров коаксиального кабеля при режиме бегущих волн линии электропередачи с потерями. Определение постоянных интегрирования по заданному входному напряжению для согласованного режима на входе. Режим стоячих волн в линии без потерь.
практическая работа [7,1 M], добавлен 04.06.2019Основные методы описания распространения электромагнитных волн в периодических средах с использованием волновых уравнений. Теории связанных волн, вывод уравнений. Выбор метода для описания генерации второй гармоники в периодически поляризованной среде.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 17.03.2014Электромагнитные 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 23.05.2013Электродинамические параметры плазмы как материальной среды, в которой распространение электромагнитных волн сопровождается частотной дисперсией. Характеристика взаимодействия частиц плазмы между собой кулоновскими силами притяжения и отталкивания.
курсовая работа [67,4 K], добавлен 28.10.2011Предсказание Максвелла Дж.К. - английского физика, создателя классической электродинамики о существовании электромагнитных волн. Их экспериментальное получение немецким ученым Г. Герцем. Изобретение радио А.С. Поповым, основные принципы его действия.
реферат [13,5 K], добавлен 30.03.2011Эволюция электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной. Параметры поляризационной сферы Пуанкаре. Электромагнитное излучение поля с LV нарушением, принимаемое от оптического послесвечения GRB. Вектор Стокса электромагнитной волны с LV нарушением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.08.2015Типы волн и их отличительные особенности. Понятие и исследование параметров упругих волн: уравнения плоской и сферической волн, эффект Доплера. Сущность и характеристика стоячих волн. Явление и условия наложения волн. Описание звуковых и стоячих волн.
презентация [362,6 K], добавлен 24.09.2013Обзор дифракции в сходящихся лучах (Френеля). Правила дифракции световых волн на круглом отверстии и диске. Схема дифракции Фраунгофера. Исследование распределения интенсивности света на экране. Определение характерных параметров дифракционной картины.
презентация [135,3 K], добавлен 24.09.2013Интерференция двух наклонных плоских монохроматических волн. Построение 3D-изображения дифракционных решеток в плоскости y-z. Определение значения параметров решеток в средах с показателями преломления n2 и n1 для каждого угла падения сигнальных волн.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.05.2022Исследование оптических характеристик интерференционных покрытий. Физика распространения электромагнитных волн оптического диапазона в диэлектриках. Интерференция электромагнитных волн в слоистых средах. Методики нанесения вакуумно-плазменных покрытий.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 27.06.2014Связь между переменным электрическим и переменным магнитным полями. Свойства электромагнитных полей и волн. Специфика диапазонов соответственного излучения и их применение в быту. Воздействие электромагнитных волн на организм человека и защита от них.
курсовая работа [40,5 K], добавлен 15.08.2011Изучение уравнения электромагнитного поля в среде с дисперсией. Частотная дисперсия диэлектрической проницаемости. Соотношение Крамерса–Кронига. Особенности распространения волны в диэлектрике. Свойства энергии магнитного поля в диспергирующей среде.
реферат [111,5 K], добавлен 20.08.2015Микрополосковая 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 12.03.2019Определение мгновенных значений напряжения и тока. Комплекс входного сопротивления линии. Режимы и основные уравнения однородной линии без потерь. Понятие стоячих волн. Нахождение индуктивной и емкостной нагрузки, амплитуды падающей и отраженной волн.
презентация [390,7 K], добавлен 28.10.2013Оптический диапазон длин волн. Скорость распространения волн в однородной нейтральной непроводящей среде. Показатель преломления. Интерференция световых волн. Амплитуда результирующего колебания. Получение интерференционной картины от источников света.
презентация [131,6 K], добавлен 18.04.2013Линейная, круговая и эллиптическая поляризация плоских электромагнитных волн. Отражение и преломление волны на плоской поверхности. Нормальное падение плоской волны на границу раздела диэлектрик-проводник. Глубина проникновения электромагнитной волны.
презентация [1,1 M], добавлен 29.10.2013Параметры упругих гармонических волн. Уравнения плоской и сферической волн. Уравнение стоячей волны. Распространение волн в однородной изотропной среде и принцип суперпозиции. Интервалы между соседними пучностями. Скорость распространения звука.
презентация [155,9 K], добавлен 18.04.2013
