1.3. Контрольные задания

Инструкция по выполнению контрольной работы

Вариант задания определяется двумя последними цифрами номера студенческого билета: m – предпоследняя, n – последняя.

При выполнении контрольных работ студент должен придерживаться следующих требований:

1. Указать, прежде чем выполнять какой-либо расчет, его цель, привести ссылку на источник, откуда берете расчетные соотношения (номер литературы по списку), и номер формулы.

2. Пояснить все вновь вводимые значения.

3. Подставить в общую формулу числовые значения известных величин, привести результаты промежуточных вычислений и конечный результат. Размерности величин указать только в конечном результате расчета.

4. Выразить все величины в стандартных единицах Международной системы единиц СИ.

5. Выполнять расчеты с точностью до третьей значащей цифры.

6. Сопровождать рисунком с указанием направления векторов определение векторных величин.

7. Строить графики на миллиметровой бумаге. Они должны содержать стандартный масштаб, размерности величин и расчетные точки. Рисунки должны быть разборчивыми.

8. При выполнении контрольной работы необходимо указывать номер студенческого билета и номер варианта.

9. Представить в конце работы список использованной литературы и расписаться.

Задания к Контрольной работе

Задача 1. Плоская однородная электромагнитная волна распространяется в безграничной полупроводящей среде вдоль оси z. Известны амплитуда напряженности электрического поля E_m, частота источника поля f, удельная проводимость среды σ, ее относительная диэлектрическая проницаемость и абсолютная магнитная проницаемость = (табл. 1, 2).

Пользуясь данными соответствующего варианта, необходимо:

1. Определить коэффициент фазы  и коэффициент затухания  распространяющейся волны.

2. Найти модуль |Z| и фазу  комплексного волнового сопротивления Z.

3. Записать выражения для комплексных амплитуд и мгновенных значений напряженности электрического и магнитного полей.

4. Определить расстояние z₀, на котором амплитуда волны убывает в 1000 раз.

5. Вычислить значения фазовой скорости волны.

6. Найти длину волны в данной среде.

Таблица 1

m	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	80	75	70	65	60	50	40	30	20	20
f, МГц	100	200	100	200	100	200	100	200	100	200

Таблица 2

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Еm, В/м	50	60	70	80	90	100	105	110	115	120
σ, Cм/м	2,0	4,0	5,0	6,0	10	15	10	6,0	8,0	4,0

При решении этой задачи следует помнить о том, что классификация сред по проводимости производится исходя из соотношения между плотностями токов проводимости и смещения.

Если плотности токов соизмеримы, то среда полупроводящая. В этом случае ,  и W зависят от электрических параметров среды и частоты электрических колебаний. От этих же величин зависят длина волны в исследуемой среде и фазовая скорость.

Задача 2. В волноводе с поперечными размерами а b или радиусом R (табл. 3, 4) требуется:

1. Определить критическую и выбрать рабочую длину волны в волноводе.

2. Изобразить распределение электрических и магнитных силовых линий вдоль соответствующих сторон волновода заданного в табл. 6 типа волны. Нарисовать эскиз, иллюстрирующий распределение токов проводимости и токов смещения.

3. Изобразить на рисунке с распределение токов проводимости продольные и поперечные излучающие щели.

4. Рассчитать передаваемую мощность, если амплитуда электрической составляющей поля в пучности равна 1 В/м, а также предельно допустимую мощность (Е_проб = В/м).

5. Определить типы волн, которые могут при выбранной длине волны распространиться в данном волноводе

Таблица 3

m	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
а, м	0,02		0,04		0,06		0,08		0,05
b, м	0,01		0,01		0,03		0,04		0,05
R, м		0,02		0,04		0,06		0,03		0,08

Таблица 4

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тип волны	Н10	E11	Н20	E12	Н21	Н21	Н11	E22	Н12	Н11

Решение задачи целесообразно начинать с расчета критической волны для заданных размеров поперечного сечения и заданного типа волны. Воспользовавшись алгоритмом построения структуры поля для волны произвольного типа изобразить распределение силовых линий в поперечном и продольном сечениях волновода.

Задача 3. Необходимо согласовать коаксиальную или двухпроводную линию, имеющую волновое сопротивление Z_В с активной нагрузкой R_Н = qZ_В в полосе частот от f_Н до f_В. Модуль коэффициента отражения |Г| на входе перехода |Г| |Г_ДОП|. Согласование произвести ступенчатым переходом с максимально плоской характеристикой.

Пользуясь данными соответствующего варианта (табл. 5, 6) требуется определить:

1) количество ступеней перехода N и его общую длину;

2) коэффициенты отражения от ступеней перехода Г_i;

3) волновые сопротивления и геометрические размеры каждой ступени (диаметр внутреннего проводника ступени у коаксиала или расстояние между осями проводников 2d_i в двухпроводной линии);

4) рассчитать и построить частотную зависимость в полосе частот от 0,8f_Н до 1,2f_В при числе точек не менее 20.

Таблица 5

m	0	1		2	3	4	5	6	7	8	9
ZВ, Ом	200	250		300	50	70	75	280	350	50	75
	1	1		1	2,2	2,3	2,4	1	1	2,1	2,6
Тип линии	Двухпроводная				Коаксиальная			Двухпровод- ная		Коаксиаль-ная
r,мм	3,0		2,5	2,0				1,8	1,5
d, мм					2,5	2,0	1,5			2,1	1,4

Таблица 6

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
fВ, МГц	130	120	40	150	125	135	100	110	115	123
fН, МГц	45	55	60	65	70	80	30	35	42	50
q	0,5	0,3	3,5	3,3	3,1	0,33	2,9	0,36	3,0	0,28
|ГДОП|	0,08	0,06	0,08	0,09	0,02	0,12	0,12	0,14	0,11	0,10

2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

2.1. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1.1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

2.1.1.1. Введение

Цель, задачи и основное содержание курса «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства». Среда как элемент линии радиосвязи. Влияние Земли и ее атмосферы на распространение радиоволн. Ослабление и искажение сигналов. Основные определения. Классификация радиоволн по частотным диапазонам и механизмам распространения. Требования, предъявляемые к студентам, освоившим курс «РРВ и АФУ». Список рекомендуемой литературы.