Файл: Учебнометодическое пособие по выполнению лабораторных работ санктпетербург 2023 удк 621. 39(09)(076) ббк 32. 81я73 к 63.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 145
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В появившемся всплывающем окне (рис. 2.14) необходимо указать частоту, Frequency 8700 МГц, Maximum Number of Passes – 6, Maximum Delta S – 0.001.
 |
| Рис 2.14. Окно Driven Solution Setup |
Теперь необходимо задать непосредственно симуляцию поведения полей E и H, а также их векторов. Для этого необходимо через клавишу O выделить весь цилиндр, далее, согласно рис. 2.15, 2.16: ПКМ → Plot Fields → E или H → Mag_E (Vector_E) или Mag_H (Vector_H).
 |
| Рис. 2.15. Процесс генерирования симуляции полей E |
 |
| Рис. 2.16. Процесс генерирования симуляции полей H |
Во всплывающем окне Create Field Plot (рисунок 2.16) ничего изменять не нужно.
 |
| Рис. 2.17. Окно Create Field Plot |
Для того чтобы появилась возможность запустить смоделированную симуляцию полей, проект необходимо проверить с помощью кнопки Validate, изображенной на рис. 2.18, на панели управления.
 |
| Рис. 2.18. Кнопка Validate |
Затем проект необходимо запустить, нажав кнопку Analyze All (рис. 2.19) рядом с кнопкой Validate на панели управления.
 |
| Рис. 2.19. Кнопка Analyze All |
Для того, чтобы поля и векторные их отображения не накладывались друг на друга, необходимо нажать ПКМ на каждую из симуляций и отключить их отображение в модели (рис. 2.20 – Plot Visibility).
 |
| Рис. 2.20. Отключение отображения симуляции в проекте |
Далее необходимо поочерёдно включать отображение каждой из симуляций через кнопку Plot Visibility и смотреть на результат работы.
Данные симуляции можно запустить в анимированном виде. Для этого нужно нажать на выбранную симуляцию ПКМ, далее нажать на кнопку Animate, представленную на рис. 2.21.
 |
| Рис. 2.21. Кнопка Animate |
Получившиеся анимированные изображения необходимо сопоставить с теоретическим представлением полей
и 
, указанными в учебно-методическом пособии, и убедиться в правильности выполнения работы.
Содержание отчета
-
Формулы, результаты расчетов по разделу А. -
Графическое изображение структуры поля бегущей волны и . -
Результаты измерений по разделу Б.
Контрольные вопросы
-
Какие типы волн могут существовать в круглом волноводе? -
Напишите условия распространения и отсутствия распространения волн и в круглом волноводе. -
Какая волна является основной в круглом волноводе и почему? -
Какой тип волны является первым высшим типом в круглом волноводе? -
Напишите условия одноволнового режима круглого волновода. -
Изобразите структуру поля волны и объясните ее особенности. -
Почему волна называется осесимметричной? -
Изобразите структура поля волны и объясните ее особенности. -
Каковы условия распространения в волноводе только двух волн и ? -
Определите по рис. 3.1 направления распространения бегущих волн и . -
Поясните, какой тип волн удобно использовать во вращающихся соединениях и почему.
Лабораторная работа 3
Исследование электромагнитного поля в линиях передачи с волнами класса T
Цель работы
-
Моделирование электромагнитного поля T-волны в полосковой и микрополосковой линиях. -
Измерение длины волны в полосковой и микрополосковой линии.
Методические указания по самоподготовке
При подготовке к выполнению работы следует изучить свойства T-волн в линиях передачи [1] или [2].
Линии передачи с волной T получили широкое распространение в современной радиоэлектронике. Используются симметричные полосковые линии (рис. 3.1, а), микрополосковые линии (рис. 3.1, б), плоскостные или неэкранированные плоские линии (рис. 3.2, а), коаксиальные круглые волноводы (рис. 3.2, б) и др.
 |  |
| а | б |
| Рис. 3.1. Линии передачи Т-волн. | |
Необходимо понимать, что волна T может распространяться только в таких линиях передачи, по которым возможно передача энергии постоянного тока, т.е. в линиях, состоящих не менее чем из двух изолированных металлических проводников. Поле T имеет критическую длину волны
и соответственно критическую частоту 
. Следовательно, в линиях передачи, в которых возможно распространение T-волны, эта волна всегда является основной (низшей).Особенностью волн класса T в регулярной линии передачи без потерь является отсутствие продольных компонент векторов поля (
), а комплексные амплитуды поперечных компонент имеют вид
здесь и далее верхние и нижние знаки относятся соответственно к падающей и отраженной бегущим волнам; векторы
и 
зависят только от поперечных координат; 
– продольная координата, которая возрастает в направлении от генератора к нагрузке; 
– параметры диэлектрика, заполняющего линию.Векторы (3.1.) ориентированы в каждой точке взаимно перпендикулярно и отличаются по величине в
раз (
называют характеристическим сопротивлением, Ом), вследствие чего мгновенные значения векторов 
и 
колеблются в одинаковой фазе, а вектор Пойнтинга 
всегда направлен в сторону распространения T-волны. Из (3.1) следует, что коэффициент фазы 
волны Т равен волновому числу 
волны в безграничной среде (
, а следовательно, фазовая скорость 
направляемой волны Т равна скорости 
волны, свободно распространяющейся в безграничном диэлектрике (
), и длина волны в линии передачи 
равна длине волны в безграничной среде 
(
).Поскольку фазовая скорость не зависит от частоты колебаний
, дисперсия направляемой волны Т отсутствует.Структуры электрического поля (сплошные линии) и магнитного поля (штриховые линии) в поперечном сечении в фиксированный момент времени изображены для плоскостной линии на рис. 3.2, а и для коаксиального круглого волновода на рис. 3.2,б. Волна Т в линии передачи представляет собой бегущую неоднородную плоскую волну, у которой амплитуды и направления векторов поля изменяются от точки к точке на плоской волновой поверхности (изменение амплитуд характеризуется на рис. 3.2 изменением густоты векторных линий).
 |  |
| а | б |
| Рис. 3.2. Структура поля в волноводах с волнами класса Т | |