Визначення робочого діапазону частот даного пристрою

Вихідні дані

Радіопередавальний пристрій потужністю 10 мВт збуджує в коаксіальному кабелі 1 хвилю типу Т. Діаметр внутрішнього провідника коаксіального кабелю 2 мм, зовнішнього 17 мм. Трансформатором 2 хвиля Т перетворюється основну хвилю прямокутного хвилевода 5-6 з поперечним перерізом (а×б) мм. Коефіцієнт корисної дії трансформатора 80%. Основна хвиля хвилевода 5-6 поступає в пристрій, який має ідеально узгодженні вузли А, Б, С, Д і Е (рис.1).

 

Варіант №

а, мм	б, мм	Тип вузла	Призначення пристрою
Поперечний переріз прямокутного хвилевода

10 11

С.

10 12

8 9

6 7

4 5

2 3

Е.

Д.

Б.

А.

10 13

РПП

Рис. 1 – Схема живлення антени з контролем випромінюваної потужності

Визначення критичної довжини і критичної частоти основного типу хвиль коаксіального кабелю 1. Структуру поля цієї хвилі.

 

Основним типом є хвиля Т. Критична частота рівна 0.

Вищими типом є хвиля Н₁₁.

 

Критична довжина хвилі Н₁₁:

 

λ_кр Н₁₁=π(A+Б)

 

А,Б – діаметр зовнішнього і внутрішньго провідників кабелю.

[Б. М. Петров, Електродинаміка и розповсюдження радіохвиль, ст. 243]

Критична частота хвилі Н₁₁:

 

f_кр Н₁₁= V₀/λ_кр Н₁₁

 

V₀ = швидкість світла у вакуумі.

Структура поля:

 

 

[Б. М. Петров, Електродинаміка и розповсюдження радіохвиль, ст. 244]

 

 

Визначення частотного діапазону однохвилевого режиму роботи коаксіального кабелю 1. Залежність фазової швидкості (варіант: 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29), групової швидкості (варіант: 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30), довжини хвилі (варіант: 3, 11, 15, 19, 25, 27), постійної розповсюдження (варіант:4, 8, 12, 16, 20, 24, 25) від частоти.

Для існування однохвилевого режиму необхідно виконати умову:

 

π(A+Б)< λ<∞

або:

0<f<V₀/λ_кр Н₁₁

 

[Б. М. Петров, Електродинаміка и розповсюдження радіохвиль, ст. 243]

 

Розіб’ємо частотний діапазон на 3 однакових піддіапазони враховуючи що f_в = f_кр; f_н =f_кр/2.

 

(f_в- f_н)/3= ГГц=∆f;

 

Точки відліку всередині діапазону:

f ₁ = f_н = ГГц; f₂= f_н+∆f= ГГц; f₃= f₂+∆f= ГГц; f₄= f_в= ГГц;

 

Формули, що визначають залежність основних характеристик будь-якого типу хвиль від частоти:

v_ф = v₀ /

λ = v₀ /

v_гр = v₀

β = [2πf_(1-4)/v₀]

 

Графік залежності фазової швидкості, групової швидкості, довжини хвилі постійної розповсюдження від частоти (по варіанту):

 

Визначення критичної довжини хвилі і критичної частоти основного типу хвиль прямокутного хвилевода з поперечним перерізом (а,в) мм. Структура поля цієї хвилі.

Основним типом є хвиля Н₁₀

а = мм; в = мм;

 

λ_крН10= 2×а = м;

 

Критична довжина хвилі вищого типу Н₂₀:

λ_крН20 = а = м;

 

[Б. М. Петров, Електродинаміка и розповсюдження радіохвиль, ст. 209]

 

Критична частота для Н₁₀:

f_крН10 = v₀/ λ_крН10 = ГГц

 

Критична частота для Н₂₀:

f_крН20= v₀/ λ_крН20= ГГц;

 

Структура поля:

 

[Б. М. Петров, Електродинаміка и розповсюдження радіохвиль, ст. 211]

 

Визначення діапазону частот однохвилевого режиму роботи хвилевода 3. Залежність фазової швидкості (варіант: 1, 5, 9, 13, 17, 21, 25, 29), групової швидкості (варіант: 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30), довжини хвилі (варіант: 3, 11, 15, 19, 25, 27), постійної розповсюдження (варіант:4, 8, 12, 16, 20, 24, 25)хвилі Н12 від частоти.

Критична довжина хвилі Н₁₂:

 

λ_крНmn= 2/

 

λ_крН12= 2/

 

Критична частота для хвилі Н₁₂:

 

f_крН12= v₀/ λ_крН12

 

Діапазон частот знаходиться в межах від f_крдо f_в.

Розрахунок буде в діапазоні від f_н= f_{кр Н12} до f_в=2* f_{кр Н12} = ГГц;

 

Розбиваємо діапазон на 3 однакових піддіапазони:

(f_в- f_н)/3 = ∆f = ГГц;

1. f₁= f_{кр Н12} =ГГц;

2. f₂= f₁+∆f=ГГц;

3. f₃₌f₂+∆f=ГГц;

4. f₄=f₃+∆f=ГГц;

Формули, що визначають залежність основних характеристик будь-якого типу хвиль від частоти:

 

v_ф = v₀ /

λ = v₀ /

v_гр = v₀

β = [2πf_(1-4)/v₀]

 

Графік залежності фазової швидкості, групової швидкості, довжини хвилі постійної розповсюдження від частоти (по варіанту):

 

Залежність фазової швидкості (варіант: 4, 8, 12, 16, 20, 23, 28), групової швидкості (варіант: 3, 7, 11, 15, 17, 19, 23, 27), довжини хвилі (варіант: 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30), постійної розповсюдження (варіант:1, 5, 9, 13, 21, 25, 29) хвилі Н12від частоти.

Діапазон частот знаходиться в межах від f_крдо f_в.

Розрахунок буде в діапазоні від f_н= f_{кр Н12} до f_в=2* f_{кр Н12} = ГГц;

 

Розбиваємо діапазон на 3 однакових піддіапазони:

(f_в- f_н)/3 = ∆f = ГГц;

1. f₁= f_{кр Н12} = ГГц;

2. f₂= f₁+∆f= ГГц;

3. f₃₌f₂+∆f= ГГц;

4. f₄= f₃+∆f= ГГц;

Формули, що визначають залежність основних характеристик будь-якого типу хвиль від частоти:

 

v_ф = v₀ /

λ = v₀ /

v_гр = v₀

β = [2πf_(1-4)/v₀]

Графік залежності фазової швидкості, групової швидкості, довжини хвилі постійної розповсюдження від частоти (по варіанту):

Визначення робочого діапазону частот даного пристрою

Робочий діапазон визначається діапазоном одно хвилевого режиму роботи хвилевода.

 

8. Призначення пристроїв А, В, С, Д (за варіантом)

9. Визначення потужності на вході вузлів А, В, С, Д і Е. (10 варіант)

 

Потужність на вході вузла А визначається з урахуванням ККД трансформатора 3-4 і дорівнює 10мВт;

(Η = 80% = 0,8)

Так як вузол А (ФВ) має в прямому напрямку загасання 0,5 дБ, потужність на його виході визначимо із співвідношення:

10lg (P_вх / Р_вих) = 0,5;

Звідси Р_вих = Р_вх/10^{0, 05};

Тобто на вході вузла В потужність складає …..мВт, а тому вузол В ділить її навпіл, то на входах вузлів С і Д вона буде по мВт.

На вході вузла Е при ідеальному узгодження потужність дорівнюватиме….

.