федеров лаб 4. Отчет по лабораторной работе 4 По дисциплине Антенные системы в телекоммуникациях Тема Полые металлические волноводы прямоугольной формы студент группы итсо151 Соболева Оксана Эдуардовна

• Название: Отчет по лабораторной работе 4 По дисциплине Антенные системы в телекоммуникациях Тема Полые металлические волноводы прямоугольной формы студент группы итсо151 Соболева Оксана Эдуардовна
• Дата: 27.01.2020
• Размер: 33.22 Kb.
• Имя файла: федеров лаб 4.docx
• Тип: Отчет; #106101
• страница: 1 из 7

Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Международный институт компьютерных технологий»

Факультет информационных систем
Кафедра информационной безопасности и систем связи


Отчет по лабораторной работе №4

По дисциплине: «Антенные системы в телекоммуникациях»

Тема: «Полые металлические волноводы прямоугольной формы»

Выполнил: студент группы ИТСо-151

Соболева Оксана Эдуардовна


Проверил: Доцент, кандидат наук Федоров Сергей Михайлович

Воронеж

2018

Цель работы:

1. 
   Изучение конструктивных особенностей полых металлических волноводов различных типов.
   
2. 
   Определение их параметров: критических длин волн, рабочей полосы частот, длины волны в волноводе, коэффициентов затухания и т.п.
   

Краткие сведения:

Волновод в простейшем случае представляет собой трубу круглого или

прямоугольного сечения. Полые металлические волноводы используются для

канализации электромагнитной энергии в диапазоне сантиметровых волн, а

также в высокочастотной части дециметрового и низкочастотной части

миллиметрового диапазонов. По сравнению с другими линиями, волноводы

характеризуются следующими преимуществами:

1. 
   потери в меди минимальны, так как в волноводе отсутствует внутренний проводник, а стенки волновода создают хорошую проводящую поверхность при большом поперечном сечении;
   
2. 
   электромагнитное поле, как и в коаксиальной линии, сосредоточено во внутренней полости волновода, в связи с чем нет потерь на излучение;
   
3. 
   в волноводе отсутствуют диэлектрические опоры и шайбы, что исключает потери в диэлектрике;
   
4. 
   предельная мощность высокочастотных колебаний, передаваемых по волноводу, значительно больше, чем в коаксиальной линии, так как в волноводе отсутствует внутренний проводник, уменьшающий расстояние между проводящими поверхностями, от которого зависит допустимое напряжение в линии передачи, а, следовательно, и передаваемая мощность;
   
5. 
   простота конструкции;
   
6. 
   высокая механическая жесткость. что обеспечивает высокую стабильность электрических параметров.
   

К недостаткам волноводов относятся:

1. 
   наличие критической длины волны для волновода с данным перечным сечением;
   
2. 
   с целью уменьшения потерь внутренняя поверхность волновода должна быть тщательно отполирована и покрыта хорошо проводящим металлом (например, серебром), что усложняет производства волноводов;
   
3. 
   возможность возникновения и распространения нежелательных типов волн;
   
4. 
   громоздкость размеров в дециметровом диапазоне волн;
   
5. 
   наличие дисперсионных свойств, т.е зависимости скорости распространения фазы волны (фазовой скорости) и огибающей модулированного колебания или скорости распространения энергии вдоль волновода (групповой скорости) от длины волны колебаний.
   

В прямоугольных волноводах не могут существовать волны вида Emo и Eon, а в круглых-вида Emo и Hmo. В прямоугольном волноводе низшей или основной является волна H₁₀. А в круглом- H_11. При этих волнах размеры поперечных сечений волноводов будут наименьшими.

Условием распространения всех типов волн является неравенство:

λкр>λ,

где λ – рабочая длина волны.

В прямоугольном волноводе как при Hmn-, так и при Emn- волнах критическая длина волны вычисляется по формуле:



Где a и b - наибольший и наименьший размеры поперечного сечения волновода( с внутренней стороны).

В круглом волноводе λкр равна:

При электрических колебаниях



Где D – внутренний диаметр сечения волновода; βmn- n-ый по порядку возрастания корень функции Бесселя первого рода m-го порядка; - n-ый по порядку возрастания корень производной функции Бесселя первого рода m-го порядка.

Лабораторные задания:

1. 
   Измерить все размеры волноводных устройств и составить их эскизы.
   

b

a=30 мм

b=5 мм


a

2. 
   Определить расчетным путем по измеренным линейным размерам поперечного сечения прямоугольных волноводов критические длины волн для следующих типов электромагнитных полей: H₁₀,H₀₁,H₂₀,H₁₁,H₂₁,H₁₂,H₃₂,E₁₁,E₁₂,E₂₁,E₂₂.
   

m=1, n=0

Используем следующую формулу для всех типов электромагнитных полей:



H₁₀:

====6,66 мм

H₀₁:

==