Рабочая программа учебной дисциплины Радиофизика

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физико-технический факультет

Кафедра ЭФУ и У

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФТФ

________________ А. К. ДМИТРИЕВ

«_____»_________________ 2006 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины

Радиофизика

ООП по специальности 010700 Физика

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ НГТУ

Курс 3 семестр 6

Лекции 51

Лабораторные работы 34

Контрольные работы 6

Самостоятельная работа 20

Экзамен: 6

Зачет:

Всего 105 часов.

Новосибирск, 2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного

образовательного стандарта высшего профессионального образования

по направлению 010700 (510400) Физика

Регистрационный номер № 000 ен/бак, дата утверждения ГОС – 17.03.2000 г.

Шифр дисциплины в ГОС – ГСЭ. Ф.01

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭФУ и У

27 сентября 2006 года

Программу разработали:

ассистент, н. с. ___________

Заведующий кафедрой

д. ф.-м. н., профессор ___________

Ответственный за основную

образовательную программу: д. ф-м. н, проф.

1 . Внешние требования

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

7. Требования к уровню подготовки выпускника по направлению 010700 Физика

7.1 Требования к профессиональной подготовленности бакалавра

Бакалавр должен знать и уметь использовать в объеме, предусмотренном настоящем стандартом, по общим гуманитарным и социально-экономическим, математическим, естественнонаучным и общепрофессиональным дисциплинам, дисциплинам специальностей и специализаций:

-  основные учения в области гуманитарных и социально-экономических наук,
основные понятия, законы и модели механики, молекулярной физики, электричества и
магнетизма, оптики, атомной физики, физики атомного ядра и частиц, колебаний и волн,
квантовой механики, термодинамики и статистической физики, методы теоретических и
экспериментальных исследований в физике;

-  современное состояние, теоретические работы и результаты экспериментов в
избранной области исследований, явления и методы исследований в объеме дисциплин
специализаций;

-  фундаментальные явления и эффекты в области физики, экспериментальные,
теоретические и компьютерные методы исследований в этой области;

- математический анализ, теорию функций комплексной переменной, аналитическую геометрию, векторный и тензорный анализ, дифференциальные и интегральные уравнения, вариационное исчисление, теорию вероятностей и математическую статистику;

- основные положения теории информации, принципы построения систем обработки и передачи информации, основы подхода к анализу информационных процессов, современные аппаратные и программные средства вычислительной техники, принципы организации информационных систем, современные информационные технологии;

- основы экологии и здоровья человека, структуру экосистем и биосферы,
взаимодействие человека и среды, экологические принципы охраны природы и
рационального природопользования.

Дополнительные требования к специальной подготовке специалиста физика определяются высшим учебным заведением с учетом специализации.

2. Требования к курсу

Курс "Радиофизика" читается как естественно-научная дисциплина национально-регионального компонента. Большинство элементов курса включает в себя вопросы и разделы общепрофессионального курса “Теоретическая физика”. Однако курс имеет направленность на применение теории электромагнитного поля и движения заряженных частиц в практике инженерных расчетов. Кроме того, в рамках курса излагаются принципы работы приборов и устройств СВЧ, широко используемых в современной науке и технике.

Теория электромагнитного поля в ее приложениях к технике СВЧ сильно отличается от теории электрических цепей с сосредоточенными параметрами в ее приложениях к задачам классической электротехники. На фоне почти всеобщей «электрической грамотности» среди специалистов с высшим образованием, наблюдается почти полная «СВЧ - неграмотность» - для многих дипломированных специалистов ошеломляющим откровением оказывается даже факт, что электроэнергия распространяется не по проводникам, а в пространстве около проводников и вдали от них. Как таковой, Предмет техники СВЧ занимает промежуточное положение между электротехникой и оптикой – это все устройства с характерными размерами порядка длины волны. С одной стороны, увеличение быстродействия современных компьютеров привело уже к применению тактовых частот для цифровой электроники свыше ГГц, с другой стороны микроминиатюрные волоконно-оптические устройства связи используют идеи и решения, развитые в предмете Радиофизика первоначально для техники СВЧ. Во всем мире интенсивно прогрессирует техника применения релятивистских электронных пучков в лазерах на свободных электронах, оптических клистронах. Электромагнитное излучение с рекордными параметрами, достижимыми только с помощью таких приборов, обещает стать незаменимым научным и технологическим инструментом в ближайшем будущем. Поэтому в курсе подготовки грамотного физика необходим учебный курс для освоения применения методов теоретической электродинамики к практической разработке электронных приборов и устройств СВЧ.

3. Особенности курса

Курс «Радиофизика» исторически возник на специальности «инженерная электрофизика» в связи с задачами создания ускоряющих систем ускорителей и накопителей, в которых, как правило, для передачи энергии от электромагнитного поля к ускоряемым заряженным частицам используются объемные резонаторы, а их питают генераторы высокой частоты через волноводы. По отношению ко всей радиофизике вообще, это довольно узкие задачи передачи большой мощности. Многие аспекты радиофизики, важные, например, для нужд связи, радиолокации, радиоастрономии, ЯМР и ЭМР анализа, оставались в стороне. Поэтому в курсе кроме изложения основ техники СВЧ для ускорителей, излагаются связи преподаваемого предмета с основами теоретической физики и перечисленными приложениями, чтобы ориентировать учащегося в смежных дисциплинах.

Целью курса “Радиофизика” является обучение студентов основам теории и методам расчета взаимодействия электрических и магнитных полей с пучками заряженных частиц в ускорителях частиц, генераторах и усилителях СВЧ.

Основу курса составляют четыре раздела:

Теория расчета эквивалентных четырехполюсников, замещающих элементы волноводного тракта. Теория и практика измерений сверхвысокочастотных полей. Пассивные элементы волноводного тракта. Активные устройства – усилители и генераторы СВЧ.

Для успешного изучения курса студенту необходимо знать:

из высшей математики: дифференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, ряды Тейлора и Фурье, векторную алгебру, теорию функций комплексной переменной, теорию специальных функций Бесселя. из физики: электрические и магнитные поля, электрические и магнитные свойства материальных сред, иметь представление об уравнениях Максвелла. из анализа электрических цепей: основы теории цепей, спектральный анализ сигналов.

Оценка знаний и умений студента проводится с помощью зачета по результатам двух расчетно-графических заданий, защиты лабораторных работ и итогового экзамена, который включает в себя 28 вопросов по основным разделам курса.

4. Цели курса

Целью курса "Радиофизика" является обучение студентов направления 010700 "Физика" основам теории и методам расчета взаимодействия заряженных частиц с электрическими и магнитными полями в резонаторах и замедляющих структурах электронных приборов.

В рамках курса излагается теория электромагнетизма с акцентом на радиотехническую электродинамику. Рассматриваются теория и методы практических расчетов электромагнитных полей, удовлетворяющих волновому уравнению при заданных граничных условиях, взаимодействие пучков частиц со сторонним электромагнитным полем

Курс построен на основе анализа системы уравнений Максвелла и уравнений движения частиц с различными граничными условиями.

Достижение основной цели курса методологически делится на ряд логически взаимосвязанных этапов (блоков), которые составляют основу курса и кратко описаны в Таблице 1.

Таблица 1. Основные разделы программы курса

№	Название раздела
1	Общая теория электромагнитного поля. Система уравнений Максвелла.
2	Электромагнитные в волноводах поля и методы их расчета.
3	Электрические схемы замещения пассивных волноводных устройств.
4	Измерительные и согласующие элементы волноводного тракта.
5	Активные электронные приборы СВЧ – генераторы и усилители О-типа
6	Активные электронные приборы СВЧ – генераторы и усилители М-типа
7	Активные приборы с пучками релятивистских частиц

По мере прохождения курса студент осваивает методы решения следующих классов практически важных задач (Таблица 2).

Таблица 2. Практические задачи, решаемые студентом

№	Задание
1	Расчет мощности, КСВ, импеданса напряжений в волноводах.
2	Расчет эквивалентных четырехполюсников для состредоточенных неоднородностей в прямоугольном волноводе.
3	Расчет согласующих переходов и направленных ответвителей, аттенюаторов.
4	Расчет коэффициента усиления электронных приборов.
5	Расчет параметров замедляющих структур.

5. Структура курса

Структурная схема курса показана на рис. 1.

 

 

Теория клистронов и гироконов

 

Рис. 1. Структурная схема курса.

6. Содержание курса

Пп. Программы	Часы	Темы лекционных занятий
1.	4	Введение в предмет. Критерии подобия, ограничивающие применимость теории цепей с сосредоточенными параметрами и отличающие диапазон понятия СВЧ. Различные виды волноводов и классификация типов волн в волноводах.
2.	4	Неоднородности в волноводах. Представление неоднородностей в волноводах эквививалентной схемой. Отрезок волновода с поглощающей нагрузкой. Тонкая индуктивная диафрагма. Тонкая емкостная диафрагма. Резонансная диафрагма. Тройник в Е - и Н - плоскости. Упрощение эквивалентной схемы неоднородности в идеальный трансформатор.
3.	4	Пример расчета эквивалентной реактивности тонкого индуктивного стержня.
4.	4	Способ измерения отражения от неоднородности. Метод Вайсфлоха. Эквивалентные схемы четырехполюсников.
5.	4	Резонатор на круговой диаграмме. Согласование шлейфами. Согласующие переходы. Чебышевский переход.
6.	8	Ферритовые устройства СВЧ. Эффект Фарадея. Вентиль на основе эффекта Фарадея. Ферритовая пластинка в прямоугольном волноводе с волной типа Н. Конструкция и принцип работы ферритовых вентилей и невзаимных фазовращателей в прямоугольном волноводе.
7.	4	Магнитная фокусировка продольным полем. Клистрон. Отражательный клистрон.
8.	6	Лампа бегущей волны типа О. Особенности распространения замедленных волн.
10.	4	Приборы М – типа. ЛБВ-М. Магнетрон. Резонансные системы магнетронов.
11.	3	СВЧ – генераторы с релятивистским пучком. Гирокон, магникон, приборы использующие синхротронное излучение.

Пп. программы	Часы	Темы практических занятий
2.1	4	Исследование ферритового циркулятора
2.1	4	Исследование направленного ответвителя
2.1	4	Измерение мощности, генерируемой магнетроном
2.1	4	Измерение полных сопротивлений с помощью измерительной линии
2.1	4	Измерение отражений от четырехполюсников
3.2	4	Измерение параметров волноводных диафрагм с помощью импедометра
3.2	4	Измерение добротности резонатора
4.2	4	Измерение полей в объемном резонаторе методом малого возмущающего тела
4.2	4	Измерение добротности объемных резонаторов с помощью панорамного измерителя КСВ

7. Список литературы

, Теория электромагнитного поля. Учебное пособие, Новосибирск, ИЯФ, 1998 (154 с.) Карлинер СВЧ Курс лекц. Новосиб. унив. Изд центр НГУ 1999г (266 с.) Ландау сплошных сред М 1959 Ландау поля М. «Наука» 1973 (502 с.) , Электрические и магнитные поля, М., «Энергия», 1968 (488 с.) Гинзтон на сантиметровых волнах Перевод с англ. М. «Изд-во иностр. Лит». 1960 (620с.) Гуревич на сверхвысоких частотах М. «Наука» 1985 (225 с.) Милованов сверхвысоких частот М. «Атомиздат» 1980 (464 с.) , , Электродинамика и распространение радиоволн, М., «Наука», 1980 (544 с.) , Техника и приборы СВЧ, М., «Высшая школа», 1970, (440 с.) http:\\www. osti. gov\bridge

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Список экзаменационных вопросов

ТЕ и ТМ волны в прямоугольном и круглом волноводе. Критическая длина волны, волновое число, фазовая и групповая скорость. Главный тип волны. Высшие типы волн. Определения волновых сопротивлений ZU, ZI, ZP прямоугольного волновода для главного типа волны. Параметры эквивалентной длинной линии. Эквивалентные четырехполюсники для неоднородностей в волноводе. Принципы вычисления эквивалентной реактивности для неоднородности на примере тонкого индуктивного стержня. Разложение по полной системе ортогональных функций, являющихся собственными решениями волнового оператора, физический смысл нерараспространяющихся мод. Представление неоднородности идеальным трансформатором. Измерение параметров эквивалентного четырехполюсника методом Вайсфлоха (метод смещения узлов). Круговая диаграмма полных сопротивлений – диаграмма Смита. Определение эквивалентного импеданса в сечении волновода по измерению амплитуды трем точкам. Резонатор на круговой диаграмме. Коэффициент связи резонатора. Режим передачи максимальной мощности. Согласование нагрузки с линией при помощи последовательного и параллельного шлейфов. Согласующие переходы. Экспоненциальный и ступенчатые переходы. Чебышевский переход. Направленные ответвители, аттенюаторы разных типов, согласованные оконечные нагрузки. Магнитная проницаемость феррита в электромагнитном поле, поляризованном по кругу. Эффект Фарадея в подмагниченном феррите. Вентиль на основе эффекта Фарадея. Ферритовая пластинка в прямоугольном волноводе с волной типа Н. Конструкция и принцип работы ферритовых вентилей и невзаимных фазовращателей в прямоугольном волноводе. Лампа бегущей волны “О” - типа. Устройство и принцип действия. Система уравнений движения электронов в замедляющей системе. Результаты ее решения в линейном приближении. Определение коэффициента усиления ЛБВ. Рассчитать коэффициент усиления ЛБВ на частоте 3000 МГц (В линейном приближении, без учета пространственного заряда пучка). Энергия электронов еU=3 кВ. Ток пучка 10 мА. Длина замедляющей системы L= 22 см. Параметры эквивалентной схемы замедляющей системы: C = 300 пф/м; L = 3 мкГн/м. Двухрезонаторный пролетный клистрон. Конструкция. Принцип действия. Взаимодействие электронного потока с группирующим резонатором. Коэффициент эффективности модуляции. Двухрезонаторный пролетный клистрон. Конструкция. Принцип действия. Группировка в пространстве дрейфа. Параметр группировки. Максимальный теоретический КПД двухрезонаторного клистрона. Отражательный клистрон. Конструкция. Принцип действия. Условия самовозбуждения. Зоны генерации. Вычислить коэффициент усиления по мощности, ВЧ мощность в выходном резонаторе и длину пространства дрейфа двухрезонаторного клистрона. Расчет провести по кинематической теории для режима максимального теоретического КПД. Оба резонатора одинаковы. Частота 3000 МГц. Энергия электронов еU = 2 кэВ. Ток пучка I = 0,5 А. Напряжение на зазоре 1-го резонатора U = 200 В. Зазор в резонаторе d = 2 мм. Сопротивление связи резонатора (шунтовое сопротивление) R= 20 кОм. Лампа обратной волны "О–типа". Конструкция. Принцип действия. Объяснить принципиальную возможность получения генерации в широкой полосе частот. Основные типы замедляющих систем, применяемых в ЛОВ-О. Типы замедляющих систем лампы обратной волны О-типа. Определить фазовую и групповую скорости -1 пространственной гармоники в замедляющей системе типа “встречные штыри”. Определить амплитуды и фазовые скорости пространственных гармоник в замедляющей структуре типа “встречные штыри”. Ширина штырей равна зазору между штырями. Рассчитать период замедляющей структуры типа встречные штыри для ЛОВ, работающей на (- 1)-ой гармонике. Ширина штырей равна зазору между штырями. Частота 3000 МГц. Энергия электронов еU = 3 кэВ. Длина штырей h = 2 см. Уравнения движения электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях (плоский случай) и их интегралы. Частные случаи решений уравнений движения, реализованные в приборах М-типа. Лампа бегущей волны "М"-типа. Принцип действия. Условие фазового синхронизма. Показать принципиальную возможность получения высокого КПД. Основные конструктивные элементы. Короткая оптика ввода электронного луча. Принцип группировки электронного потока. Система уравнений движения электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях в цилиндрической системе координат и их интегралы. Магнетрон. Принцип действия магнетрона. Парабола критического режима. Напряжение синхронизации. Пороговая прямая. Резонансные системы магнетронов. Спектр видов колебаний. Способы расширения рабочей полосы частот. Основные свойства замедляющих систем. Коэффициент замедления. Фазовая и групповая скорости. Виды дисперсии. Зависимость амплитуды электромагнитного поля от поперечных координат в замедляющих системах. Импедансная поверхность. Понятие о сопротивлении связи. Определение амплитуд и фазовых скоростей пространственных гармоник в периодических замедляющих системах. Ферриты в СВЧ технике. Тензор магнитной проницаемости в подмагниченном феррите. Гиромагнитный резонанс. Релятивистские электронные приборы. Гирокон. Магникон. Лазер на свободных электронах.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Образцы типовых задач для самостоятельной работы

Каждому студенту в течение семестра выдаются 6 задач для самостоятельного решения – по одной задаче из шести групп А, Б,В, Г,Д, Е. Задачи в подгруппах этих групп отличаются числовыми значениями условий.

Для допуска к экзамену студенты обязаны защитить лабораторные работы и решения задач.

  Генератор соединен с нагрузкой коаксиальным кабелем с полиэтиленовым заполнением (e = 2,4). Волновое сопротивление кабеля 50 V. Диаметр внешнего проводника кабеля 17 мм. Длина кабеля 0,5 м. Потерями в кабеле пренебречь.
Частота генератора 1000 МГц. Мощность в падающей волне 1000 Вт. Импеданс нагрузки (50 + j50) V. Пользуясь круговой диаграммой, определить расстояния от нагрузки до сечений линии, в которых амплитуды стоячих волн напряжения и тока минимальны и максимальны. Определить модуль и фазу коэффициента отражения в сечении включения генератора, импеданс нагружающий генератор. Определить мощность, поглощенную в нагрузке. Рассчитать величину и определить сечение в кабеле, в котором напряженность электрического поля максимальна. Генератор соединен с нагрузкой незаполненным прямоугольным волноводом. Размеры волновода: ширина 109,22 мм, высота 54,61 мм, длина 1000 мм. Потерями в волноводе пренебречь.
Частота генератора 2000 МГц. Мощность в падающей волне 10 кВт. Нормированная величина сопротивления нагрузки (0,5 + j1). Пользуясь круговой диаграммой, определить расстояния от нагрузки до сечений линии, в которых амплитуды стоячих волн напряженности электрического и магнитного поля минимальны и максимальны. Определить модуль и фазу коэффициента отражения в сечении включения генератора, полное сопротивление нагрузки генератора. Определить мощность, поглощенную в нагрузке. Рассчитать величину и определить место в волноводе, в котором напряженность электрического поля максимальна. Генератор соединен с нагрузкой незаполненным прямоугольным волноводом. В сечениях подключения генератора и нагрузки установлены дроссельные фланцы. Размеры волновода: ширина 72,14 мм, высота 34,04 мм. Потерями в волноводе пренебречь.
Частота генератора 3000 МГц. Модуль и фаза коэффициента отражения нагрузки соответственно равны (0,5) и (+ p). Мощность, поглощенная в нагрузке равна 450 кВт. Определить длину волновода при которой модуль полного сопротивления нагрузки генератора минимален (и его величину). Рассчитать величину и определить место в волноводе, в котором напряженность электрического поля максимальна.   В прямоугольный волновод вставлена симметричная тонкая индуктивная диафрагма. Размеры волновода: ширина 72,14 мм, высота 34,04 мм. Ширина окна диафрагмы 30 мм. Волновод нагружен на согласованную нагрузку.
Частота генератора 3000 МГц. Определить коэффициент стоячей волны в волноводе от генератора до диафрагмы. Определить расстояние от диафрагмы до сечений в волноводе, между которыми эквивалентная схема неоднородности (диафрагмы) может быть представлена в виде идеального трансформатора. Вычислить коэффициент трансформации. В прямоугольный волновод вставлен индуктивный стержень. Размеры волновода: ширина 72,14 мм, высота 34,04 мм. Расстояние от центра стержня до узкой стенки 20 мм. Диаметр стержня 4 мм. Волновод нагружен на согласованную нагрузку. (При расчете индуктивности стержня, учитывать члены ряда до погрешности расчета не более 15%)
Частота генератора 3000 МГц. Определить коэффициент стоячей волны в волноводе от генератора до стержня. Определить расстояние от стержня до сечений в волноводе, между которыми эквивалентная схема неоднородности (диафрагмы) может быть представлена в виде идеального трансформатора. Вычислить коэффициент трансформации В прямоугольный волновод вставлен индуктивный стержень. Размеры волновода: ширина 22,86 мм, высота 10,16 мм. Расстояние от центра стержня до узкой стенки 8 мм. Диаметр стержня 2 мм. Волновод нагружен на согласованную нагрузку. (При расчете индуктивности стержня, учитывать члены ряда до погрешности расчета не более 15%)
Мощность падающей волны 100 кВт. Частота генератора 10000 МГц. Определить коэффициент стоячей волны в волноводе от генератора до стержня. Определить амплитуду тока, протекающего по стержню. В прямоугольный волновод вставлен индуктивный стержень. Размеры волновода: ширина 22,86 мм, высота 10,16 мм. Расстояние от центра стержня до узкой стенки 8 мм. Диаметр стержня 2 мм. Волновод нагружен на согласованную нагрузку. (При расчете индуктивности стержня, учитывать члены ряда до погрешности расчета не более 15%)
Мощность падающей волны 100 кВт. Частота генератора 10000 МГц. Определить коэффициент стоячей волны в волноводе от генератора до стержня. Определить амплитуду тока, протекающего по стержню. Определить на каком минимальном расстоянии от стержня амплитуда напряженности электрического поля высших типов волн не превышает 10% от амплитуды напряженности электрического поля падающей волны основного типа. Расчет провести для поля в середине широкой стенки волновода (в точке x = a/2) и в точке x = a/4.   Резонатор соединен с генератором незаполненной коаксиальной линией (диаметр внешнего проводника 110 мм, внутреннего 32 мм). Собственная добротность резонатора равна 1500. Нагруженная добротность резонатора равна 1000. Мощность падающей волны поддерживается неизменной. Мощность потерь в резонаторе составляет 1000 Вт. Частота генератора - 1000 МГц. Длина линии передачи - 0,375 м
Определить: Внешнюю добротность резонатора. Коэффициент связи резонатора с линией. Шунтовое сопротивление эквивалентной схемы резонатора в сечении его подключения к линии (сечение "1"). Полное сопротивление нагрузки генератора в сечении его подключения к линии (сечение "2") при настройке резонатора в резонанс. Нарисовать (эскизно) на круговой диаграмме сопротивлений зависимость амплитуды напряжения в линии от расстройки резонатора для сечений "1" и "2". Резонатор соединен с генератором незаполненным прямоугольным волноводом с размерами: ширина 72.14 мм, высота 34,04 мм, длина 1000 мм. Собственная добротность резонатора равна 10000. Нагруженная добротность резонатора равна 2500. Мощность падающей волны поддерживается неизменной. Мощность потерь в резонаторе составляет 10 кВт. Частота генератора - 3000 МГц. Резонатор настроен в резонанс.
Определить: Внешнюю добротность резонатора. Коэффициент связи резонатора с волноводом. Полное сопротивление нагрузки генератора в сечении его подключения к волноводу. На сколько минимально нужно изменить длину волновода, чтобы сопротивление нагрузки генератора было вещественной величиной. Определить сечение волновода, в котором амплитуда напряженности электрического поля максимальна и ее величину.   Рассчитать (приближенно, полагая связь слабой) переходное ослабление направленного ответвителя петлевого типа для коаксиальной линии. Нарисовать (эскизно) конструкцию прибора. Внешний диаметр коаксиальной линии равен 160 мм, внутренний - 46 мм. Петля представляет собой отрезок полосковой линии с волновым сопротивлением 50 ом, согласованный с обоих концов. Длина отрезка равна 30 мм, зазор между экраном и полосковой линией 3 мм. Расчет провести для частот 300 МГц и 600 Мгц. Рассчитать мощность в нагрузках направленного ответвителя на частоте 600 МГц, если мощность, поглощенная в нагрузке коаксиальной линии равна 100 кВт, а коэффициент стоячей волны (КСВ) в ней - 2. Определить направленность ответвителя, если он определяется только качеством согласованных нагрузок и их КСВ < 1,02. Рассчитать переходное ослабление направленного ответвителя на двух одинаковых связанных линиях с ТЕМ волной. Волновое сопротивление линии при синфазном возбуждении составляет 60 ом. Волновое сопротивление линии при противофазном возбуждении составляет 42 ом. Длина области связи 250 мм. Рабочие частоты 200 МГц, 300 МГц и 600 МГц. Определить какова должна быть величина волнового сопротивления подводящих линий для этого направленного ответвителя. Определить направленность ответвителя, если она определяется только качеством согласованных нагрузок и их КСВ < 1,02. Переходное ослабление направленного ответвителя на двух одинаковых связанных линиях с ТЕМ волной равно 3 дБ. Величина волнового сопротивления подводящих линий равна 50 ом. Длина области связи - четверть длины волны на частоте 300 Мгц. Определить волновые сопротивления связанных линий при синфазном и противофазном возбуждении. Какова будет величина переходного ослабления на частоте 200 МГц и 600 МГц. Рассчитать (приближенно, полагая связь слабой) переходное ослабление направленного ответвителя петлевого типа для прямоугольного волновода. Нарисовать как нужно расположить петлю в середине широкой стенки волновода. Ширина волновода 1150 мм, высота - 370 мм. Петля представляет собой отрезок полосковой линии с волновым сопротивлением 50 ом, согласованный с обоих концов. Длина отрезка равна 30 мм, зазор между поверхностью волновода и полосковой линией 3 мм. Расчет провести для частоты 180 МГц. Рассчитать мощность в нагрузках направленного ответвителя если мощность, поглощенная в нагрузке волновода равна 1000 кВт, а коэффициент стоячей волны (КСВ) в нем - 2. Определить направленность ответвителя, если он определяется только качеством согласованных нагрузок и их КСВ < 1,05. Рассчитать длину щели щелевого моста из двух прямоугольных волноводов, связанных по узкой стенке. Тип волны Н10. Ширина волноводов 72 мм, высота 34 мм. Частота 3000 МГц. Переходное ослабление 3 дБ. Оценить в какой полосе частот переходное ослабление изменится не более чем на 6 0.5 дБ при неизменной длине щели. При расчете полагать, что нагрузки моста остаются согласованными.   Область связи предельного аттенюатора представляет собой цилиндр, диаметр которого равен 25 мм. Рабочий тип волны Е01. Определить, на сколько необходимо отодвинуть приемный зонд от возбуждающего, чтобы коэффициент ослабления изменился на 40 дБ, 160 дб. Оценить верхнюю частоту, при которой погрешность абсолютной калибровки (не зависящей от частоты) при изменении ослабления на 40 дБ не превышает 1 дБ.   Определить размеры элементов и максимальный коэффициент отражения для согласующего чебышевского перехода с 3-мя трансформирующими отрезками линий передачи. Переход должен согласовать коаксиальные линии с волновыми сопротивлениями 75 и 50 ом. Диаметр внешнего проводника для всех линий принять равным 16 мм. Полоса частот 1000 - 1500 МГц. Написать функцию зависимости модуля коэффициента отражения от частоты в рабочей полосе частот. Определить частоты на которых модуль r минимален и максимален. Нарисовать примерный график? r ( f )?. Определить соотношения между коэффициентами переходного ослабления отверстий связи для чебышевского направленного ответвителя и расстояние между отверстиями при условиях: Волновод прямоугольный 72 х 34 мм, диапазон частот 2500 - 3500 МГц. Число отверстий 5. Определить минимальную величину направленности D ответвителя и написать функцию зависимости направленности от частоты в рабочей полосе частот. Нарисовать примерный график? D ( f )?.