DUTÉ KOVOVÉ VLNOVODY A KOAXIÁLNÍ VEDENÍ

Vypočítejte fázovou rychlost a délku elektromagnetické vlny ve vlnovodu (a = 22 mm, b = 10 mm), šíří-li se v uspořádání TE10 . Jak se změní tyto veličiny, byl-li vlnovod nejprve zaplněn vzduchem a pak polystyrenem s εr = 2,5. Kmitočet elektro-magnetické vlny je 9 GHz. Vzduchové zaplnění: Dielektrikum:

Navrhněte vnitřní rozměry kovového vlnovodu s obdélníkovým příčným průřezem, jehož plášť lze považovat za ideálně vodivý tak, aby první dva vyšší vidy byly v pásmu přenosu energie dominantního vidu 8 GHz až 12,4 GHz stejně tlumeny, a to minimálně o 800 dB/m. Měrný útlum signálu v pásmu nepropustnosti vlnovodu fm , příp. λm značí mezní kmitočet, příp. mezní vlnovou délku tlumeného vidu (vlny), tedy tzv. vyšších vidů vlnovodu

  λmTE20 = a , fmTE20 = c/λmTE20 λmTE01 = 2b , fmTE01 = c/λmTE01 Nejbližší vyšší vid TE20  λmTE20 = a , fmTE20 = c/λmTE20 Druhý vyšší vid TE01  λmTE01 = 2b , fmTE01 = c/λmTE01 a = 2b Nejmenší útlum nastává na nejvyšším zadaném kmitočtu pásma dominantního vidu, tj. při f = 12,4 GHz .

Mohou existovat jen některé vidy TEmn , TMmn ! Určete všechny vidy, které se mohou bez útlumu šířit v bezeztrátovém pravoúhlém vlnovodu a = 72 mm, b = 34 mm, je-li vlnovod buzen vlnou o λ = 4 cm. Podmínka šíření vlny ve vlnovodu  < m Mezní vlnové délky vidů TM a TE ve vlnovodu obdélníkového průřezu Hledají se dvojice čísel m , n pro splnění uvedené nerovnosti: m = 0 , 1 , 2 , … n = 0 , 1 , 2 , … POZOR  Mohou existovat jen některé vidy TEmn , TMmn !

Délka vlny TE10 v obdélníkovém vlnovodu je při pracovní vlnové délce generátoru λ1 = 10 cm čtyřikrát kratší než délka vlny ve vlnovodu při pracovní vlnové délce λ2 = 20 cm. Určete širší rozměr obdélníkového průřezu vlnovodu.  TE10

Amplitudově modulovaný harmonický signál je přenášen videm TE10 v obdélníkovém vlnovodu a = 2b = 2,5 cm. Modulační kmitočet F = 200 MHz, kmitočet harmonické nosné vlny f0 = 10 GHz. Jak dlouhý musí být vlnovod, aby na jeho konci bylo dolní a horní postranní pásmo modulovaného signálu vůči sobě fázově (časově) zpožděno o 1 ns ? Kmitočet horního postranního pásma fh = f0 + F = 10,200 GHz Kmitočet dolního postranního pásma fd = f0 – F = 9,800 GHz Doba průchodu signálu vlnovodem o délce l : Pro kmitočet fh : th – td = 1 ns Pro kmitočet fd :

Mezní vlnová délka vidu TE10 c = 3.108 m/s h d Mezní vlnová délka vidu TE10 Mezní kmitočet vidu TE10

Kovový kryt elektronického zařízení má tvar kvádru s příčnými rozměry 10 x 4 cm. Na jednom jeho konci je zdroj vysoko-frekvenčního signálu o kmitočtu f = 600 MHz. Kryt je svařen tak, že tvoří dutý kovový vlnovod obdélníkového příčného průřezu. Na jeho druhém konci je tak citlivé zařízení, že signál k němu přicházející musí být utlumen nejméně o 80 dB. Sta-novte délku tohoto krytu pro zabezpečení tohoto požadavku. Mezní kmitočet dominantního (= nejnižšího) vidu TE10 Vyšetřovaný signál leží v pásmu nepropustnosti daného „vlnovodu“ (tj. kovového krytu).

Měrný útlum signálu v pásmu nepropustnosti vlnovodu Celkový útlum kovového krytu o délce l :

Navrhněte souosé (koaxiální) vedení pro λ = 10 cm s vnitřním a vnějším vodičem postříbřeným (σAg = 61.106 S/m). Vnitřní vodič má průměr 2r0 = 1 mm, dielektrikem je polyetylén (εr = 2,2). Je požadována charakteristická impedance Z0 = 70 Ω. Do jakého nejvyššího kmitočtu (nejkratší vlnové délky) lze toto vedení používat s čistým videm TEM ? 

Na obrázku je zobrazena tzv Na obrázku je zobrazena tzv. zapuštěná dielektrická podpěra v koaxiálním vedení. Konstrukční parametry jsou b = 10 mm, a = 5 mm, a1 = 2,5 mm a εr = 2,25 (polyetylén). Jak by se musel změnit či upravit některý (některé) z těchto kon- strukčních parametrů, aby podpěra nezpůso- bovala odrazy ? Vypo- čtěte jejich velikosti. Koaxiální vedení bez podpěry (vzduchové dielektrikum) Koaxiální vedení v místě podpěry (polyetylén)

aby podpěra nezpůsobovala odrazy změna materiálu podpěry εr Odrazy způsobené danou dielektrickou podpěrou:  Z0 = Z0’ aby podpěra nezpůsobovala odrazy  změna zapuštění a1  změna materiálu podpěry εr