Slide 1 Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp HCM Chương 7 Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7 1 Ống dẫn sóng (ods) hai bản song song không tổn hao lý tưởng, bên trong là không khí, có a = 1 cm, truyền[.]
Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.1 Ống dẫn sóng (ods) hai song song khơng tổn hao lý tưởng, bên khơng khí, có a = cm, truyền tín hiệu tần số 20 GHz Xác định: a) Tần số tới hạn bé ods ? b) Bước sóng ods ? (Ans: a) 15 GHz b) 2.27 cm ) 7.2 Ống dẫn sóng (ods) hai song song khơng tổn hao lý tưởng, bên khơng khí, có a = cm, truyền tín hiệu tần số 20 GHz Xác định: (a) Tất kiểu sóng truyền ods tần số tới hạn tương ứng ? (b) Vận tốc pha kiểu sóng TM có tần số tới hạn bé ? (c) Giá trị max kích thước a để có kiểu sóng truyền ods tần số ? (Ans: (a) TM00(0), TE/TM10(7.5G), TE/TM20(15G) (b) 3&3.23166*108m/s (c) 0.75cm ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.3 Ống dẫn sóng (ods) hai song song khơng tổn hao lý tưởng, bên khơng khí, có a = cm Tìm giá trị (góc phản xạ thành ống) cho trường hợp : (a) Kiểu TE10, f = GHz (b) Kiểu TE10, f = 15 GHz (c) Kiểu TE20, f = 15 GHz (Ans: (a) 33.56o (b) 70.53o (c) 48.19o ) 7.4 Ống dẫn sóng (ods) hai song song khơng tổn hao lý tưởng, có a = cm, bên điện môi lý tưởng ( = 0; = 6,250) Tìm giá trị trở sóng ods cho trường hợp : (a) Kiểu TE10, f = GHz (b) Kiểu TM10, f = GHz (c) Kiểu TE10, f = GHz (Ans: (a) 202.3 (b) 112.4 (c) 159.94 ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.5 Ống dẫn sóng (ods) hai song song không tổn hao lý tưởng, bên điện môi lý tưởng ( = 0; = 90) Tìm giá trị kích thước a để tần số làm việc f = GHz vừa đủ lớn 20% tần số tới hạn kiểu (tức kiểu sóng có tần số tới hạn bé nhất) ? (Ans: cm ) 7.6 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy khơng khí, kích thước axb = 2,28cm x 1,01cm, kích hoạt tần số f = 17 GHz Xác định: (a) Các kiểu sóng TEmn truyền ods ? (b) Dải tần số để có kiểu sóng truyền ods ? (Ans: a) TE10, TE20, TE01, TE11 b) 6,57 GHz < f < 13,1 GHz ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.7 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy khơng khí, kích thước axb = 7cm x 4cm, kích hoạt tần số f = GHz Xác định: kiểu sóng truyền ods ? Kiểu kiểu không truyền ? (Ans: TE10-TE20-TE01-TE11-TM11-TE21-TM21; TE10; TE30 ) 7.8 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy điện môi (r= 1; r = 3), kích hoạt tần số f = GHz Tìm kích thước a b ods (giả sử a > b) cho tần số kích hoạt f vừa đủ lớn 30% tần số tới hạn kiểu TE10 bé 25% tần số tới hạn kiểu cao liền kề (Ans: axb = 2.25cm x 1.3cm ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.9 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy điện mơi (r= 1; r = 3), kích thước axb = 6cm x 3cm, kích hoạt tần số f = GHz Xác định thông số : fth, mn, mn, vmn ứng với kiểu sóng TE10 ? (Ans: 1.44 GHz, 173.65 rad/m, 0.036m, 1.81*108m/s, 227.3 ) 7.10 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy điện môi (r= 1; r = 3), kích thước axb = 6cm x 3cm, kích hoạt tần số f = GHz Xác định thông số : fth, mn, mn, vmn ứng với kiểu sóng TM11 ? (Ans: (a) 3.225 GHz, 138.55 rad/m, 0.0453m, 2.267*10 8m/s, 166.32 ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.11 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, kích thước axb = 4cm x 2cm, bên lấp đầy phần điện mơi Hình 7.11 Sóng điện từ tần số f = 10 GHz, truyền kiểu TM11, từ phần sang phần Xác định: (a) Hệ số sóng đứng phần ? (b) Chiều dài độ thẩm điện ods phần tư sóng (cho r= 1) để hịa hợp phần Phần (0, 0) Phần ( 0, 90) Hình 7.11 z (Ans: (a) 1.7 (b) 0.366 cm, 4.90 ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.12 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật không tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy không khí, kích thước axb = 2,29cm x 1,02cm, truyền kiểu tần số f = GHz Xác định: (a) Tần số tới hạn trở sóng kiểu sóng truyền ods ? (b) Cơng suất trung bình truyền qua tiết diện ngang ods biết biên độ cực đại trường điện 1000 V/m ? (Ans: a) 6.55 GHz; 1069 b) 54,6 mW ) 7.13 Ống dẫn sóng (ods) hình vng (a = b) không tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy khơng khí, kích hoạt tần số f = GHz Tìm khoảng giá trị kích thước a để kiểu TM11 truyền ods với hệ số an tồn 20% (tức tần số kích hoạt f phải vừa đủ lớn 1,2fth kiểu TM11 bé 0,8fth kiểu cao liền kề ) (Ans: 4.24 cm < a < 4.47 cm ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.14 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy khơng khí, kích thước axb = 8,64cm x 4,32cm, truyền kiểu TE10 tần số f = GHz Xác định: (a) Tần số tới hạn, hệ số pha trở sóng kiểu sóng TE10 ? (b) Các thành phần (trị phức) trường điện từ ods biết cơng suất trung bình truyền qua tiết diện ngang ods 385 W ? (Ans: a) 1,74 GHz; 51,2 rad/m; 462,8 b) Ez = Ex = Hy = Ey = -j13818sin(πx/a)e–jz Hx = j29,86sin(πx/a)e–jz Hz = 21,2cos(πx/a)e–jz ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.15 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật khơng tổn hao lý tưởng, bên lấp đầy khơng khí, kích thước axb = 4,75cm x 2,2cm, truyền kiểu TM11 tần số f = 10 GHz Xác định: (a) Tần số tới hạn, hệ số pha trở sóng kiểu sóng TM11 ? (b) Các thành phần (trị phức) trường điện từ ods ? Cơng suất trung bình truyền qua tiết diện ngang ods ? (biết biên độ cực đại thành phần dọc trục trường điện Ezm = 5.104 V/m) (Ans: a) 7,514 GHz; 138,2 rad/m; 248,8 b) Ez = 5.104sin(πx/a)sin(πy/b)e–jz Ex = -j18453,5cos(πx/a)sin(πy/b)e–jz Ey = -j39843sin(πx/a)cos(πy/b)e–jz Hx = j160,14sin(πx/a)cos(πy/b)e–jz Hy = -j74,2cos(πx/a)sin(πy/b)e–jz Hz = P = 1012,4 W ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM Chương 7: Ống dẫn sóng – Hộp cộng hưởng 7.16 Ống dẫn sóng (ods) hình chữ nhật, kích thước axb = 2,54cm x 1,3cm, bên lấp đầy điện mơi thực có r = độ thẩm điện phức ẽ = 0(50 – j0,2) a) Xác định tần số tới hạn (fth) kiểu TE10 ? b) Giả sử tần số kích hoạt f = 1,25fth, tính hệ số tắt dần đơn vị chiều dài ods tổn hao điện môi ? c) Tính chiều dài đoạn ods để cơng suất truyền qua tiết diện ods gỉam 50% so với giá trị đầu ? (Ans: a) 0.835 GHz b) 0.515 Np/m c) 0.67m ) Bài tập TĐT– BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM