МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

П.А. Межевов, В.В. Дмитриева, К.О. Коровин


Техническая электродинамика


Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ




САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2023

УДК 621.39(09)(076)

ББК 32.81я73

К 63

Рецензент

доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой телевидения и метрологии СПбГУТ

А. А. Гоголь
Рекомендовано к печати

редакционно-издательским советом СПбГУТ

К 63

Комиссарова, Т. С. История связи : учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ. – 2-е изд., перераб. и доп. / Т. С. Комиссарова, В. И. Мосеев, В. Н. Фролов ; СПбГУТ. – СПб., 2018. – 52 с.

В соответствии с рабочей программой дисциплины «История связи» сформулированы темы и планы контрольных работ. Изложены тре­бования к их выполнению и оформлению. К каждой из тем приведен список литературы, интернет-ресурсов. Предназначено для самостоятельной работы студентов Института непрерывного образования (система дистанционного обучения), обучаю­щихся по направлениям подготовки: 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 42.03.01 «Реклама и связи с общественностью». УДК 621.39(09)(076) ББК 32.81я73

© Комиссарова Т. С., Мосеев В. И., Фролов В. Н., 2018

© Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

---

«Санкт-Петербургский государственный университет

телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича», 2018

Лабораторная работа №1.

Исследование электромагнитного поля в прямоугольном волноводе

Цель работы

1. 
   Исследование структуры электромагнитного поля волны основного типа и высшего типа в прямоугольном волноводе.
   
2. 
   Измерение длины волны в волноводе для волны типа .
   
3. 
   Изучение зависимости фазовой скорости от частоты для волны типа .
   
4. 
   Исследование отражающего фильтра.
   

Методические указания по самоподготовке

При подготовке к выполнению лабораторной работы необходимо изучить основные свойства и параметры электромагнитного поля в прямоугольном волноводе [1] или [2]; [3].

Прямоугольный волновод получил широкое распространение на практике как линия передачи диапазона СВЧ. Знание структуры электромагнитного поля позволяет правильно расположить в волноводе элементы ввода в него энергии волны рабочего типа или вывода из него энергии этой волны и определить наиболее вероятные места электрического пробоя.

Важно понимать, что в прямоугольном волноводе может существовать бесконечное множество волн типов и . Волны различных типов отличаются друг от друга своими параметрами и картиной векторных линий, определяемыми величинами индексов и , которые могут принимать только целые положительные значения. При этом для волн типов оба значения и должны быть отличными от нуля, для волн типов

---

значения и порознь могут быть равны нулю (т.е. существуют поля типов и , но отсутствует ). Следует знать, что у волны типа наряду с поперечными составляющими векторов поля ( ) существует также продольная составляющая напряженности электрического поля ( ) и отсутствует продольная составляющая напряженности магнитного поля ( наряду с , наоборот, и .

Волны каждого типа характеризуются критической длиной волны



которая в общем случае зависит от размеров и поперечного сечения волновода и от типа полей (от значений индексов и ). Критические длины волн образуют бесконечную убывающую последовательность значений изображенных на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Критические длины волн.

Любой тип поля на частоте генератора существует в волноводе с заданными размерами поперечного сечения и параметрами заполняющей его среды либо в виде распространяющихся плоских бегущий волн, либо в виде местного затухающего поля.

---

Если , то поле рассматриваемого типа представляет собой распространяющуюся плоскую бегущую волну, которая переносит вдоль волновода энергию. Если , поле рассматриваемого типа представляет собой местное экспоненциально затухающее вдоль волновода поле, которое не может переносить энергию.

Наиболее важным для практики является основной тип волны, который имеет наибольшую критическую длину . Для распространения в волноводе бегущей волны только основного типа при заданном значении и местных затухающих полей всех остальных типов необходимо выбрать размеры поперечного сечения таким образом, чтобы одновременно выполнялись следующие неравенства:



здесь и  – соответственно критические длины волн полей основного и первого высшего типа, который имеет наибольшее значение после поля основного типа (рис. 1.1).

Будем для определенности далее считать, что (рис. 1.2). При этом согласно (1.1) основным типом волны является ( ) c , а первым высшим типом – волна ( ) с . В этом случае условие (1.2) одноволнового режима (для ) принимает вид



Условие существования бегущей волны основного типа (

---

) приводит к тому, что уже в середине дециметрового диапазона волн значительные габариты и масса волновода обычно заставляют отказаться от этого типа линии передачи.

Рис.1.2. Сечение прямоугольного волновода.

Наряду с критической длиной волны часто используют понятие критической частоты . Переходя от длин волн к частотам, имеем вместо (1.2) следующие условия:



причем в случае .

Если во всей полосе частот, занимаемой сигналом, удовлетворяются условия (1.4), то все его частотные составляющие переносятся вдоль волновода только бегущими волнами основного типа и имеет место одноволновый режим волновода. Именно в этом режиме почти всегда на практике работает прямоугольный волновод.

На рис. 1.3 приведено графическое изображение структуры воля бегущей волны для фиксированного момента времени.

Рис. 1.3. Волна в прямоугольном волноводе.

Векторные линии (изображены штриховыми) образуют замкнутые петли, а линии (сплошные) параллельны оси , оканчиваются на широких металлических стенках волновода и в силу граничного условия ориентированы перпендикулярно этим стенкам. Линии , перпендикулярные плоскостям изображенных на рисунке сечений волновода, представляются точками, если направлены на наблюдателя, и крестиками, если направлены от наблюдателя. Густота векторных линий пропорциональная величине соответствующего вектора. В частности, как видно из сечения параллельного оси

---

Смотрите также файлы

• По дисциплине Линейные системы автоматического регулирования комплексного тестирования в магистратуру.docx

• Но очень важная миссия быть классным руководителем. Одни учителя считают эту работу дополнительной нагрузкой к своей преподавательской деятельности, другие называют её самой главной.docx

• Сложносочиненное предложение.docx

• 1. Предмет и задачи дисциплины Основы нейрофизиологи и высшей нервнойдеятельности.docx

• Самостоятельная работа по теме Задание Составьте таблицу Странычлены нато.docx