Моделирование. Библиографический список

• Название: Библиографический список
• Дата: 22.07.2022
• Размер: 1.27 Mb.
• Имя файла: Моделирование.doc
• Тип: Реферат; #634729

Содержание
Введение

1.Теоретическая часть(диелектрическая стержневая волновода) 

2. Расчетная часть

2.1 Расчет одиночного излучателя

2.2 Расчет волновода

2.3 Моделирование конструкции

Заключение

Библиографический список



ВВЕДЕНИЕ
Коаксиальный волновод — наиболее распространенная линия передачи. Используются как твердые, наполненные воздухом волноводы, так и гибкие, с диэлектрическим заполнением (коаксиальные кабели).

Основным типом волны для коаксиального волновода является TEM–волна, которая характеризуется отсутствием дисперсии и как следствие, — равенством фазовой скорости и скорости света для данной диэлектрической среды. Характер распределения полей в поперечной плоскости для бегущих TEM–волн совпадает с распределением статических полей и находится из уравнения Лапласа. Основным типом волны для коаксиального волновода является TEM–волна, которая характеризуется отсутствием дисперсии и как следствие, — равенством фазовой скорости и скорости света для данной диэлектрической среды. Характер распределения полей в поперечной плоскости для бегущих TEM–волн совпадает с распределением статических полей и находится из уравнения Лапласа.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Одномодовые коаксиальные оптическоие волноводы относятся к волноводам бегущей волны с замедленной фазовой скоростью( ).

Основными элементами стержневых одномодовых волновод являются волновод 1, обойма 2, одномодовый стержень 3(рис.1). Применяются стержни прямоугольного и круглого сечения.

Наряду со стержнями применяются одномодовые трубки.

Поперечное сечение стержней, как правило, сужается от обоймы к свободному концу, а трубок – чаще остается постоянным по всей длине. Коническая форма стержня обусловлена тем, что в этом случае волновода хорошо согласуется со свободным пространством.

Из-за конструктивных и технологических преимуществ больше распространены трубки и стержни круглого сечения. Внутренняя полость металлической обоймы возбуждается при помощи коаксиального фидера или волновода и сама является, по сути, отрезком волновода, в свою очередь обойма возбуждает одномодовый стержень, который является по сути своей одномодовым волноводом.

Стержневые одномодовые волноводы применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов.

Из теории одномодовых волноводов известно, что в них могут распространяться как симметричные так и не симметричные волны. Симметричные волны, как правило, не используются в стержневых одномодовых волноводах, т.к. вследствие осевой симметрии они не излучают вдоль оси стержня. Наиболее благоприятным для излучения энергии является тип волны , конфигурация электрического поля для этого типа волны изображена на рис.2:

С помощью одного стержня удается сформировать диаграмму направленности (ДН) шириной не меньше 20-25 градусов. В случае если данная ширина ДН не удовлетворяет предъявленным требованиям, то используют решетку из одномодовых излучателей, в которой стержневые одномодовые волноводы являются отдельными излучателями.

Преимуществом одномодовых волновод является малые поперечные размеры и простота конструкции. Одномодовые волноводы являются волноводами бегущей волны, поэтому сужение ДН таких волновод происходит за счет увеличения продольных, а не поперечных размеров. Это особенность позволяет размещать не выступающие одномодовые волноводы на гладкой поверхности фюзеляжей летательных аппаратов, что положительно сказывается на аэродинамических качествах.

Недостаток в том, что в диэлектрике существуют потери, которые ограничивают излучение больших мощностей.

2.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Моделирование
Выбор волновода:

Рабочая длина волны определяется формулой
,
где м/с – скорость света в вакууме, Гц – рабочая частота



Волна с такой частотой может распространяться в круглом волноводе типа С-120, внутренним диаметром 1,745 см.

Выбор диэлектрика: Типичным недостатком диэлектрической волноводы являются потери в диэлектрике, что является причиной уменьшения КПД и появления амплитудных искажений. Поэтому нужно использовать диэлектрик с малым тангенсом угла потерь на рабочей частоте, .

Таким требованием удовлетворяет полистирол ( ).

Расчет геометрии стержня:

Так как техническим заданием определен коэффициент усиления волноводы, то он будет определять геометрические размеры.

По определению коэффициент усиления волноводы равен произведению КПД на КНД:

Для простоты расчета КПД принимается равным 100%, т.е.:


Неидеальность диэлектрика будет учтена далее.

Зависимость КНД волноводы от её длины определяется следующим соотношением:

откуда
,
где [разы].

раза

см

Для определения диаметра стержня необходимо найти коэффициент замедления – отношение скорости света в вакууме к фазовой скорости:






Из приведенного на рисунке 2 графика следует, что для данного коэффициента замедления отношение т.е.
.

см.
По определению
, где d_max – диаметр возбудителя. Откуда



см.
Расчет ДН излучателя:

При расчете ДН волноводы предполагают, что волна, отраженная от конца стержня пренебрежимо мала, а также волна, распространяющаяся вдоль стержня, является волной с замедленной фазовой скоростью, которая не изменяется по длине стержня.

Выражение для ДН с учетом сказанного имеет вид:
,
где - угол между направлением в точку наблюдения и осью стержня,

- лямбда функция.
Это выражение состоит из трёх множителей.

Первый множитель характеризует влияние на ДН одиночного элемента тока. Второй множитель - влияние поперечного размера стержня. Последний множитель описывает влияние продольного размера стержня.

Множитель на ДН в плоскости Е не оказывает малое влияние на ее форму. В плоскости Н этот множитель отсутствует, поэтому в ДН несколько выше уровень боковых лепестков чем в плоскости Е. Множитель при можно не учитывать.

Коаксиальный волновод является одной из наиболее широко и давно применяемых линий передачи. Поперечное сечение коаксиальной линии - двухсвязная область, и вдоль линии возможно распространение неоднородной плоской ( поперечной) электромагнитной волны, так называемой Т ЕМ-волны. В режиме ТЕМ-волны по линии с двухсвязным поперечным сечением, и в частности коаксиальному волноводу, электромагнитная волна распространяется независимо от соотношения между поперечными размерами линии и длиною волны А. Значительно меньшее внимание уделено высшим типам волн, в особенности быстрым волнам, фазовая скорость которых превосходит скорость света. Традиционное рассмотрение заканчивается обычно выписыванием характеристических уравнений для собственных чисел электрических и магнитных волн и приведением картины распределения полей волн низших типов.

Коаксиальный волновод состоит из двух проводников: трубы круглого сечения и цилиндрического провода внутри нее.



Рисунок 1 - Структура поля Т ЕМ–волны в коаксиальном волноводе.


Рисунок 1 - Зависимость уровня сигнала от частоты



Рисунок 3 - Зависимость от частоты



Рисунок 4 - Зависимость затухания сигнала от частоты



Рисунок 5 - Структура магнитного и электрического полей в исследуемом коаксиальном волноводе

Для хвиль типу «H» згідно з (5) табл. 2.


.
Після прирівнювання однойменних складових та підстановки значень з виразу (5.12), отримаємо



Таблиця 2

Хвилі типу «Е»	Хвилі типу «Е»
1.	1.
2.	2.
3.	3.
4.	4.
5.	5.
6.	6.
7.	7.

Згідно з (6) табл. 2 для хвиль типу «Н» маємо
.
Звідси


; .
У випадку розповсюдження хвиль вирази складових поля хвиль типу «Н» в комплексній формі мають вигляд









Якщо перейти до дійсної форми запису та врахувати, що
, то можна отримати

(5.13)
Зробивши аналогічні перетворення для хвиль типу «Е», отримуємо
(5.14)
Вывод: В ходе работы был изучен коаксиальный волновод, его свойства и строение. Также была построена его модель и изучены его свойства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе спроектирована, удовлетворяющая заданным в техническом задании параметрам.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1) Волноводы и устройства СВЧ. Проектирование ФАР: Учеб. пособие для ВУЗов / Под ред. Д.И. Воскресенского – М.: Радио и связь, 1994.

2) Волноводы и устройства СВЧ. Проектирование ФАР: Учеб. пособие для ВУЗов / Под ред. Д.И. Воскресенского – М.: Советское радио, 1972.

3) Волноводо-фидерные устройства. Драбкин А.Л. и др. – М.: Советское радио,1974.

4) Сазонов Д.М. Волноводы и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. ВУЗов. – М.: Высш. шк., 1988.

5) Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование волноводо-фидерных устойств. – М.: Энергия, 1966.