Файл: Алматы энергетика жне байланыс университеті коммерциялы емес акционерлік оам Телекоммуникация жне инновациялы технологиялар кафедрасы.doc

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Коммерциялық емес акционерлік қоғам





«Телекоммуникация және инновациялық технологиялар кафедрасы»


Электромагнитті толқындарды тарату теориясы және антена-фидерлі құрылғылар
6В062 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар оқу бағдарламасы бойынша оқытылатын студенттерге арналған

№ 4-5 практикалық жұмыс бойынша әдістемелік нұсқа


Алматы 2023

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ермекбаев М.М. Электромагнитті толқындарды тарату теориясы және антенна фидерлік құрылғылары.6В062 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар оқу бағдарламасына студенттеріне арналған студенттеріне арналған есептер  жинағы. – Алматы: АЭжБУ, 2023.
Әдістемелік нұсқауда қысқаша теориялық мәліметтерді және «Электромагнитті толқындарды тарату теориясы және антенна фидерлік құрылғылары» пәні бойынша 3 курс студенттері үшін барлық практикалық жұмыстарды орындауға арналған мысалдар көрсетілген.

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының  2023 жылғы жоспары бойынша басылды.

© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2023ж.

Кіріспе
«Электромагнитті толқындардың таралу теориясы» курсы бойынша есептер жинағында классикалық релятивистік емес электродинамика қарастырылады. Сондай-ақ электромагнетизмнің жеке теориясы, негізгі түсінік – өріс кернеулігі, зарядтар мен тоқтар әр нарседен шығарылмайды, демек бұл есептер жинағы жоғарыда аталғандарға сәйкес шешімін табады. Сонымен қатар, біз үлкен жылдамдықта жылжып келе жатқан дененің жарық жылдамдығының аз жылдамдықта өтуі сияқты тәсілдерді де қолданамыз. Фидер жолдары мен әртүрлі антенналар параметрлерін есептеу мәселелерін шешу үшін негізгі формулалар мен қатынастар келтірілген. Жинаққа келесі тақырыптар бойынша есептер енгізілген: екі сымды, коаксиальды, жолақты және толқынды беріліс желілері, кіріс кедергілері және фидерлерді келісу, сызықтық антенналардың (вибраторлы, рамалы, саңылаулы, спиральді, диэлектрлік өзекшелі), апертуралық антенналардың (толқынды, рупорлы, айналы, линзалы) және антенна торларының параметрлерін есептеу. Әрбір бөлім келесі сұлба бойынша құрылған: есептік формулалар және ара қатынастар, типтік есептерді

---

шешу мысалдары, өз бетінше шешу үшін есептер. Макроскопиялық электродинамиканың негізгі жағдайымен келісе отырып, электромагниттік өріс (ЭМӨ) әрбір нүктеде, әрбір уақыт жағдайында төрт аймақпен анықталады: 1) E -электр өрісінің кернеулік векторы, В/м. 2) D -электрлік сығылудың векторы, Кл/м2 . 3) H - магниттік өрістің кернеулік векторы, А/м. 4) B -магнит индукциясының векторы, Тл. Бұл төрт вектордан басқа электромагниттік өрістің орындалуының тағы да екі көлемі бар: бос электрлік зарядтың тығыздығы  (А/м2 ) және электрлік тоқтың тығыздығы ПР j (Кл/м3 ); олар өрістегі заряд және тоқ көздерімен сипатталады.

Шартты белгілердің, қысқартулардың және терминдердің тізімі

АГ   -   автогенератор

АМ  -    амплитудалық модуляция

ШТЖ -   шығыс тербелмелі жүйе

ВАС   -   вольт-амперлік сипаттама

СҚГ   -    сыртқы қоздырғышты генератор

РТҚ  -    радиотарату құрылғысы

МЖЖ -   микрожолақты желі

ПАМ -   паразитті амплитудалық модуляция

ЖМ   -    жиіліктік модуляция

ЖМГ -   жиіліктік-модульденетін генератор

КЖК -    кеңжолақты күшейткіш

МТК -    модульденген тербелістер күшейткіші

УҚТ -   ультрақысқа толқындар

ГС   -   гармоникалар сүзгісі

ЭҚ  -    электрондық құрылғы

Τ  -   радиоимпульстер ұзақтығы

Т  -   қайталану периоды

f  -    жиілік

F   -   модуляция жиілігі

ω  -   шеңберлік жиілік

λ  -   толқын ұзындығы

П  -   өткізу жолағы

φ   -   фаза

Д   -     электрондық лампаның өтімділігі

θ   -     ауытқу бұрышы

ξ  -    анодтық кернеудің қолдану коэффициенті

β -    транзистор тогы бойынша күшеюдің статистикалық коэффициенті

θ0, β0,  β1 , β3 - бигармоникалық режимді есептеуге арналған коэффициент

№4-5 Практикалық жұмысты орындау бойынша нұсқау
Практикалық жұмыс тапсырмасының кемінде 100 нұсқауы қарастырылған. Әрбір студент 3 жұмысты орындайды. Тапсырма нұсқауы сынақ кітапшасы нөмірінің соңғы үш санымен (m,n,p) анықталады, мысалы: № 993456 нөмірлі сынақ кітапшасының m=4; n=5; p=6.

Жұмысты орындау кезінде студент келесі ережелерді ұстануы керек:

1) Есептеуді орындау кезінде оның мақсатын көрсетіңіз, формула нөмірі мен қолданған әдебиеттерге (әдебиеттер нөмірін тізім бойынша) сілтемені келтіріңіз. Мысалы: (3.41) [1] формула арқылы толқындардың фазалық жылдамдығын анықтаймыз.

---

2) Енгізілген түсініктемені қайта анықтаңыз.

3) Жалпы формуланы жазыңыз, формулаға берілген шаманың сандық мағынасын қойыңыз, соңғы және аралық есептеу нәтижелерін келтіріңіз. Аралық есептеуде шама өлшемі көрсетілмейді, ал соңғы нәтижеде міндетті түрде мөлшері көрсетіледі.

4) Барлық шамалар СИ халықаралық бірлік жүйесі стандартты бірлігіне тең болуы керек.

5) Есептеудің соңғы нәтижесін жазу барысында еселенген және бөлшектелген шамаларын қолдану қажет. Мысалы, Е=7·10^-5 В/м. деп жазбай, Е=70 мкВ/м деп жазу керек.

6) Барлық есептеулер нақты үш-төрт мағыналы сандармен орындалуы керек. Мысалы: 0,213

7) Векторлы шама анықтамасын векторлар бағытын көрсететін суреттермен көрсету керек.

8) График миллиметрлі қағазда немесе компьютерлік техниканы қолдану арқылы құрылады. Олар есептік нүкте, шама өлшемі және стандартты масштабтан құрылуы керек. Суреттер түсінікті түрде болуы керек. Амплитудалы-жиіліктік сипаттаманы құруда сызықтық немесе логарифмдік масштаб алынуы мүмкін, ал нүкте санын барлық тәуелділік ерекшеліктерін көрсететіндей етіп таңдау керек.

9) Жұмыстың соңында қолданған әдебиеттер тізімін келтіріп, өз қолын қойып, жұмыстың орындалған уақытын көрсетуі керек.

10) Барлық сипаттамаларда егер айнымалы шамада * белгісі кездессе, есептеуде және жұмысты орындауда қажетті көрсеткіштерді мұғалім береді.

11) Жұмыстың соңында алынған нәтижелерді бағалау үшін орындалған жұмыс туралы қорытынды жасалуы керек.
№ 4-5 практикалық жұмысқа тапсырма

1) Берілген толқын ұзындығы аралығындағы ұзындығы L толқын жол бөлігінде * коэффициентінің фаза-жиіліктік және амплитудалы-жиіліктік сипаттамаларын құрастыру.

2) Осы аралықта толқын ұзындығы белсенді қуатқа ауысуына қатыса алатын, барлық толқын түрінің электромагниттік өрісінің күштік желісін бейнелеу керек. Олардың көлденең координатасынан өту құраушыларының тәуелділік графигін құру. Толқын өткізгіш қабырғаларында толқынның осы түрін өріске таратуға сәйкес келетін, тоқ бетінің тығыздылығын тарату бейнесін келтіру.

3) Егер импульстің толтыру жиілігі толқын өткізгіш жұмыс аралығының орталық жиілігіне тең болса, онда кіріспен салыстырғанда толқын өткізгіш шығысындағы тікбұрышты формалы импульс ұзақтығы неше рет өзгереді.

3-5 кестелерде есептеу үшін бастапқы мәліметтер келтірілген.
3-кесте – № 4 практикалық сабақты есептеуге арналған бастапқы деректер

m	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Еmax(B/м) өріс амплитудасы	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55

---

4 кесте - № 4 практикалық сабақты есептеуге арналған бастапқы деректер

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Бөлік ұзындығы L(м)	10	15	12	25	13	3.5	14	4.5	17	5.5
Қабық материалдары	мыс			жез		күміс		мыс

5 кесте - № 5 практикалық сабақты есептеуге арналған бастапқы деректер

р	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Толқын өткізгіш түрі										
Толқын өткізгіш сипаттамалық өлшемдері (мм)	195х 98	110	1.2/ 4.4	28.5х 12.6	17	5/ 18	23х 10	13	2.6/ 9.4	58х 29
жұмыс аралығы (диапазоны) λmin-λmax (м)	0.2- 0.38	0.287 - 0.374	0.01- 30	0.029 - 0.056	0.045 - 0.057	0.036 -30	0.023 - 0.045	0.034 - 0.044	0.02 -30	0.058 - 0.115
Импульс ұзақтығы (нс)	4	3.3	100	1	0.5	150	0.4	0.7	75	1.2
Ескерту-сипаттық өлшем есебіндегі коаксиалды толқынжол үшін тиісінше қабықшалар және орталық желінің радиусы келтірілген.

---

Толқын өткізгіш шығыс және кіріс бойынша тамаша үйлестірілген, ал диэлектрде жоғалу аз деп есептеу керек.

Толқын өткізгіш бойынша электрді ауыстыруда мод санына қарамастан, генератордың қуаттылығы өзгермейді (мұнда барлық мод үшін амплитуда теңдігін қабылдауға болады).

Тапсырманы орындау кезінде [1, 10 тар; 2, 8-11 тар, 3, 13-15 тар; 20; 4, 6 тар] материалдарын қолдану ұсынылады.

Тапсырманың бірінші пунктінде «*» белгісін қолданылғанына назар аудару керек. Мұндай жағдайда мұғалімнен тапсырманы нақтылап алу керек.

Дөңгелек толқынжолды есептеу жолдары
Тапсырма
1. Берілген толқын диапозонында толқынжолдың қиық ұзындығы L үшін амплитуда – жиіліктік (АЖС) және фаза – жиіліктік (ФЖС) сипаттамаларын тұрғызу.

2. Активті энергияны тасуы мүмкін толқын ұзындығының диапозонында , барлық толқынның типіне электромагниттік өрістің күш сызықтарының суретін салу. Қөлденең және бойлық құраушыларынның координаттары байланысын тұрғызу.Толқынжолдың бетінде өрістердің таралу сызықтарын, токтардың таралуын көрсету.

3. Толқынжолдың орта жұмысшы диапозоны толу жиілік импульсіне тең болса, толқынжолдың төрт бұрышты импульс ұзақтығы шығысы кірісін салыстырғанда қанша рет өзгереді.

Диэлектрикте шығын өте аз деп, толқынжолдың кірісі мен шығысы идеалды түрде келісілген деп санаймыз.

Бастапқы мәліметтер:

Ұзындық қимасы: L = 17 м;

Материал түрі – күміс (σ = 6,1*10⁷См/м);

Өріс амплитудасы Е_max =20 (В/м);

Волноводтың түрі –дөңгелек ;

Волноводтың сипаттама көлемі – 17 (мм);

Жұмыс диапозоны _min - _max 0,045 - 0,057(м);

Импульс ұзақтығы τ_и =0.5 нс.

См/м –күмістің меншікті өткізу қабілеті

м/с- вакуумдағы жарық жылдамдығы

Ф/м

Гн/м

1. Берілген толқын диапозонында толқынжолдың қиық ұзындығы L үшін амплитуда – жиіліктік (АЖС) және фаза – жиіліктік (ФЖС) сипаттамаларын тұрғызу.

1 сурет - Дөңгелек толқынжол
Дөңгелек толқынжолдың негізгі толқыны Н

---