Диапазона

2.1. За­да­но

При рас­че­тах не­об­хо­ди­мо поль­зо­вать­ся толь­ко сис­те­мой еди­ниц СИ.

В таб­ли­це ва­ри­ан­тов за­дач за­да­ны: фор­ма по­пе­реч­но­го се­че­ния вол­но­во­да и тип вол­ны в нем, мак­си­маль­ная ам­пли­ту­да на­пря­жен­но­сти элек­три­че­ско­го по­ля, дли­на ли­нии пе­ре­да­чи , поло­са ра­бо­чих час­тот. Волновод за­пол­нен воз­ду­хом, удель­ная объ­ем­ная про­во­ди­мость сте­нок та­кая же, как и в за­да­че 1, про­бив­ная на­пря­жен­ностькВ/мм, КБВ = 0,8. Для рас­че­та до­пус­ти­мой дли­ны ли­нии - дли­тель­ность им­пуль­сас, час­то­та за­пол­не­ния.

2.2.Тре­бу­ет­ся вы­пол­нить сле­дую­щее:

1.Вы­брать по­пе­реч­ные раз­ме­ры пря­мо­уголь­но­го вол­но­во­да по за­дан­ным ра­бо­чим час­то­там и по ми­ни­маль­ной час­то­те у круг­ло­го вол­но­во­да.Стан­дарт на вол­но­во­ды при­ве­ден в таб­л. 3.

2.Най­ти зна­че­ния Kx, Ky, Kz(пря­мо­уголь­ный вол­но­вод) и ,(круг­лый вол­но­вод) – наср.

3.Ис­поль­зуя най­ден­ные в п. 2 зна­че­ния K, за­пи­сать вы­ра­же­ния для по­лей за­дан­но­го ти­па вол­ны.

4.Най­ти по­пе­реч­ные раз­ме­ры вол­но­во­да при ра­бо­те с выс­ши­ми ти­па­ми волн (при за­дан­ной ра­бо­чей вол­не H10 най­ти раз­ме­ры для вол­ны H20; при ра­бо­те с вол­ной H11 в круг­лом вол­но­во­де най­ти диа­метр под вол­ну E01, а при ра­бо­те с выс­шей вол­ной E01, най­ти диа­метр для вол­ны H11). По­ка­зать, в ка­ком слу­чае по­пе­реч­ные раз­ме­ры по­лу­ча­ют­ся мень­ше – при ра­бо­те с ос­нов­ной или с выс­шей вол­ной.

5.Най­ти кри­ти­че­скую час­то­ту и кри­ти­че­скую дли­ну вол­ны за­дан­но­го ти­па.

6.Най­ти дли­ну вол­ны в вол­но­во­де, фа­зо­вую и груп­по­вую ско­ро­сти на сред­ней дли­не вол­ны.

7.Най­ти мак­си­маль­но до­пус­ти­мую дли­ну вол­но­во­да, при ко­то­рой не на­блю­да­лось бы заметных ис­ка­же­ний фор­мы сиг­на­ла при ра­бо­те ко­рот­ки­ми им­пульса­ми вы­со­кой час­то­ты и дли­тель­но­стьюс.

8.Рас­счи­тать пре­дель­ную мощ­ность в вол­но­во­де на сред­ней час­то­те при вы­бран­ных его стан­дарт­ных раз­ме­рах. Най­ти про­бив­ную мощ­ность при КСВ=1,2, мак­си­маль­но до­пус­ти­мую мощ­ность и срав­нить ее с ра­бо­чей мощ­но­стью.

9.Най­ти ко­эф­фи­ци­ент за­ту­ха­ния на сред­ней час­то­те.

10.Най­ти от­но­ше­ние ам­пли­туд по­ля (при x = const и y = const) и мощ­но­стей на рас­стоя­нии l м при рас­счи­тан­ной ве­ли­чи­не ко­эф­фи­ци­ен­та за­ту­ха­ния.

11.Оп­ре­де­лить, на каком рас­стоя­нии ам­пли­ту­ды по­ля вол­н H20 в пря­мо­уголь­ном и H01в круг­лом вол­но­во­дах (исходя из за­да­ния), на­хо­дя­щих­ся в зак­ри­ти­че­ском ре­жи­ме, умень­ша­ют­ся не ме­нее чем в сто раз, ес­ли час­то­та рав­на сред­ней час­то­те диа­па­зо­на (на­до пред­ва­ри­тель­но най­ти кр вол­ны H20 или H01).

12.Най­ти КПД не­со­гла­со­ван­ной с на­груз­кой ли­нии пе­ре­да­чи при дли­не ли­нии l и КБВ = .

2.3. Ме­то­ди­ка ре­ше­ния за­да­чи

2.3.1. Пред­ва­ри­тель­но най­дем дли­ны волн ра­бо­че­го диа­па­зо­на:

; ,

где - так как вол­но­вод за­пол­нен воз­ду­хом.

Ус­ло­вия для вы­бо­ра размеров пря­мо­уголь­но­го вол­но­во­да для вол­ны H10:

 мин  а   макс ; b а  2.

Ус­ло­вия для вы­бо­ра диа­мет­ра круг­ло­го вол­но­во­да с вол­ной H11:

 мин  D   макс; D = 2R.

Ус­ло­вия для вы­бо­ра диа­мет­ра круг­ло­го ­вол­но­во­да с вол­ной E01

 мин  D   макс.

Удов­ле­тво­ряю­щие этим ус­ло­ви­ям стан­дарт­ные вол­но­во­ды вы­би­ра­ют­ся из таб­л. 3.

Ес­ли в ка­че­ст­ве ра­бо­чей вол­ны за­да­на не ос­нов­ная вол­на, а на­при­мер, вол­на Е01 в круг­лом вол­но­во­де, то не все­гда уда­ет­ся по­доб­рать стан­дарт­ный вол­но­вод, и то­гда раз­ме­ры сле­ду­ет ос­тав­лять те, ко­то­рые по­лу­чены из рас­че­та.

2.3.2. Для пря­мо­уголь­но­го вол­но­во­да зна­че­ния Кx и Кy рав­ны:

; ,

где m, n – ин­дек­сы, ко­то­рые ста­вят­ся око­ло на­зва­ния вол­ны (Нmn и Emn, где

m = 0,1,2,3…; n = 0,1,2,3…).

Для круг­ло­го вол­но­во­да зна­че­ния ирав­ны:

; ,

где m = 0,1,2,3…; n = 0,1,2,3…;

- кор­ни функ­ции Бес­се­ля 1–го ро­да;

- кор­ни про­из­вод­ной функ­ции Бес­се­ля.

Ни­же при­во­дят­ся таб­ли­цы не­ко­то­рых кор­ней функ­ции Бес­се­ля 1-го ро­да и кор­ней про­из­вод­ной функ­ции Бес­се­ля(табл. 4 и 5).

Ко­эф­фи­ци­ент фа­зы в вол­но­во­де

,

где - для пря­мо­уголь­но­го вол­но­во­да;

и – ес­ли ди­элек­три­ком слу­жит воз­дух;

–для круг­ло­го вол­но­во­да.

Таблица 3

Пря­мо­уголь­ные вол­новоды					Круг­лые вол­но­во­ды
Обозна­чение ти­па волновода	Диа­па­зон час­тот дляос­нов­но­готи­па вол­ны,ГГц		Внутренние размеры		Обо- з­наче­ние ти­па волновода	Диа- метр, мм	Кри­ти­че­ские час­то­ты(ГГц) для волн ти­па
							Н11	Е01	Н21
	от	до	ши­ри­на а, мм	вы­со­та b, мм
R26 R32 R40 R48 R70 R84 R100 R120 R140 R180	2,17 2,60 3,22 3,94 5,38 6,57 8,2 9,84 11,9 14,5	3,30 3,95 4,90 5,99 8,17 9,99 12,5 15,0 18,0 22,0	86,3 72,14 58,17 47,55 34,85 28,5 22,86 19,05 15,0 12,954	43,18 34,04 29,08 22,149 15,8 12,62 10,16 9,52 7,9 6,477	C25 C30 C35 C40 C48 C65 C76 C89 C104 C165	83,62 71,42 61,04 51,99 44,45 32,54 27,78 23,825 20,244 12,7	2,1 2,46 2,88 3,38 3,95 5,4 6,32 7,37 8,68 13,8	2,74 3,21 3,76 4,41 5,16 7,05 8,26 9,63 11,3 18,1	3,49 4,08 4,77 5,61 6,56 8,96 10,5 12,2 14,4 22,9

Технические данные прямоугольных и круглых волноводов (стандарт, принятый Международной электротехнической комиссей (МЭК))