Электромагнитные поля и волны (ЭМПИВ) (РРВиАФУ)

 Основы радиофизики, распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Учеб.-метод. пособие / Д. В. Гололобов, В. Б. Кирильчук. – Минск : БГУИР, 2012. – 61 с.

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 b и коэффициент затухания a распространяющейся волны.
2. Найти модуль |Z| и фазу j 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

Таблица 2

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 b, a 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

Таблица 4

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

Таблица 6