6.7: Вправи

Last updated
Save as PDF

Page ID: 29296

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Чотиришарова друкована плата має чотири рівні металізації з двома внутрішніми шарами, що постачають, а наземні площини є радіочастотними підставами. Верхній шар має дуже щільну концентрацію сигнальних ліній і з метою розуміння полів в діелектрику між двома верхніми шарами металізації обидва шари металізації можна вважати твердими. Зараз ситуація зводиться до паралельного пластинчастого хвилеводу, який дозволяє сигнали переміщатися в діелектрику з однієї області друкованої плати в іншу. Діелектрик має відносну діелектричну проникність\(4\) і товщина діелектрика між металевими шарами становить\(1\text{ mm}\).
1. Що таке режим, який поширюється на найнижчій частоті і яке число відсічних хвиль і частота зрізу цього режиму?
2. Який хвильовий опір цього режиму при\(1\text{ GHz}\)?
3. Яка фазова швидкість цього режиму при\(1\text{ GHz}\)?
Багатошарова друкована плата утворює паралельний пластинчастий хвилевід між металевими площинами (навіть якщо вони трохи розбиті). Таким чином, енергія ЕМ поширюється навколо друкованої плати, і не вся енергія обмежується лініями друкованої плати.
1. Що таке режим EM, який в основному поширюється?
2. Намалюйте\(\text{E}\) і\(\text{H}\) поля режиму в поперечному перерізі.
3. Якщо відстань між пластинами є\(1\text{ mm}\), яка найнижча частота, на якій цей режим найнижчого порядку може поширюватися.
Два сусідніх шари друкованої плати - це суцільні площини заземлення, розділені\(0.5\text{ mm}\) товстим діелектриком, що має відносну діелектричну проникність\(4\).
1. Яка найнижча частота, на якій поширюється режим TEM.
2. Що таке хвильовий опір режиму ТЕМ при\(10\text{ GHz}\).
Два сусідніх шари друкованої плати - це суцільні площини заземлення, розділені\(0.5\text{ mm}\) товстим діелектриком, що має відносну діелектричну проникність\(4\). Яка найнижча частота, на якій поширюється\(\text{TM}_{1}\) режим.
Два сусідніх шари друкованої плати - це суцільні площини заземлення, розділені\(0.5\text{ mm}\) товстим діелектриком, що має відносну діелектричну проникність\(4\). Яка найнижча частота, на якій поширюється\(\text{TE}_{1}\) режим.
\(\text{W}\)Повітряно-смуговий хвилевід має\(75– 100\text{ GHz}\) робочу частоту, поширюється в\(z\) напрямку і має внутрішні розміри\(\Delta_{x} = 0.100\text{ in.}\) по\(\Delta_{y} = 0.050\text{ in.}\)\(f_{c}\) частоті зрізу, і\(k_{c}\) є відсічним хвильовим числом.
1. Чи підтримує хвилевід поперечний електромагнітний (ТЕМ) режим ваші причини?
2. У чому відмінна риса хвилеводних режимів TE?
3. У чому відмінна риса хвилеводних режимів ТМ?
4. Які режими крім режимів TEM, TE та TM поширюються у прямокутному хвилеводі?
5. Чи підтримуються\(\text{TM}_{00}\) режими\(\text{TE}_{00}\) і в хвилеводі і чому?
6. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TE}_{10}\) режим?
7. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TE}_{01}\) режим?
8. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TE}_{11}\) режим?
9. Що таке\(f_{c}\)\(\text{TE}_{10}\) режим?
10. Що таке\(f_{c}\)\(\text{TE}_{01}\) режим?
11. Що таке хвильовий номер\(\text{TE}_{01}\) режиму в\(90\text{ GHz}\), обговоріть, якщо ваша відповідь не реальна?
12. Що таке хвильовий номер\(\text{TE}_{10}\) режиму в\(90\text{ GHz}\), обговоріть, якщо ваша відповідь не реальна?
13. Що таке\(f_{c}\)\(\text{TE}_{11}\) режим?
14. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TM}_{10}\) режим?
15. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TM}_{01}\) режим?
16. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TM}_{11}\) режим?
17. Що таке\(k_{c}\)\(\text{TM}_{10}\) режим?
18. Що таке\(f_{c}\)\(\text{TM}_{01}\) режим?
19. Що таке\(f_{c}\)\(\text{TM}_{11}\) режим?
20. Що можна сказати про відносну частоту зрізу режимів\(\text{TE}_{mn}\) і\(\text{TM}_{mn}\)\(m + n\geq 2\), щодо частот зрізу\(\text{TE}_{mn}\) і\(\text{TM}_{mn}\)\(m + n = 1\), режимів?
21. Намалюйте та позначте криві дисперсії для\(\text{TE}_{mn}\) та\(\text{TM}_{mn}\),\(m, n = 0, 1,\) режимів, тобто\(\beta\) проти частоти\(0\) в діапазоні частот до\(200\text{ GHz}\).
22. Який діапазон частот, по якому може поширюватися тільки один режим?
23. Чому бажано, щоб поширювався тільки один режим?
24. Чому робочий діапазон частот, вказаний для цього хвилеводу, менше діапазону частот, в якому може існувати тільки один режим.
Заповнений повітрям\(\text{E}\) діапазонний хвилевід має\(60–90\text{ GHz}\) робочу частоту і має внутрішні розміри\(0.122\text{ in}\) по\(0.061\text{ in}\).
1. Що таке фазова швидкість\(\text{TE}_{10}\) режиму при\(60\text{ GHz}\).
2. Що таке фазова швидкість\(\text{TE}_{10}\) режиму при\(90\text{ GHz}\).
3. Що таке хвильовий опір\(\text{TE}_{10}\) режиму при\(60\text{ GHz}\).
4. Що таке хвильовий опір\(\text{TE}_{10}\) режиму при\(90\text{ GHz}\).
5. Яка різниця між характеристичним імпедансом та хвильовим опором для хвилеводу?
\(\text{X}\)Діапазонний хвилевід має розміри\(0.9\text{ in}\times 0.4\text{ in}\). Обчисліть частоти відсічення для\(\text{TE}_{10},\text{ TE}_{01},\) і\(\text{TM}_{11}\), режимів.
\(\text{X}\)Діапазонний хвилевід має розміри\(0.9\text{ in}\times 0.4\text{ in}\). Обчисліть частоти відсічення для\(\text{TE}_{10},\text{ TE}_{01},\) і\(\text{TM}_{11}\), режимів.
\(\text{W}\)-діапазонний хвилевід має розміри\(0.1\text{ in}\times 0.05\text{ in}\) і частота зрізу\(\text{TE}_{10}\) режиму є\(59.0\text{ GHz}\). Переконайтеся в цьому.
1. Що таке частоти відсічення\(\text{TE}_{01}\) режиму?
2. Що таке частоти відсічення\(\text{TM}_{11}\) режиму?
3. Який діапазон робочих частот, в якому може існувати тільки один режим?
\(\text{E}\)-діапазонний хвилевід має розміри\(0.122\text{ in}\times 0.061\text{ in}\) і частота зрізу\(\text{TE}_{10}\) режиму є\(48.4\text{ GHz}\). Переконайтеся в цьому.
1. Яка частота зрізу\(\text{TE}_{01}\) режиму?
2. Яка частота зрізу\(\text{TM}_{11}\) режиму?
3. Який частотний діапазон, в якому може існувати тільки один режим?
\(\text{W}\)Діапазонний хвилевід має розміри\(0.1\text{ in}\times 0.05\text{ in}\). На\(100\text{ GHz}\) тільки\(\text{TE}_{10}\) режим може поширюватися. В\(100\text{ GHz}\) і для\(\text{TE}_{10}\) режиму
1. що таке хвильовий опір?
2. що таке фазова швидкість?
3. що таке групова швидкість?
\(\text{E}\)Діапазонний хвилевід має розміри\(0.1\text{ in}\times 0.05\text{ in}\). На\(38\text{ GHz}\) тільки\(\text{TE}_{10}\) режим може поширюватися. В\(38\text{ GHz}\) і для\(\text{TE}_{10}\) режиму
1. що таке хвильовий опір?
2. що таке фазова швидкість?
3. що таке групова швидкість?
Система зв'язку при\(60\text{ GHz}\) має пропускну здатність\(4\text{ GHz}\) так, що діапазон робочих частот\(58\text{ GHz}\) до\(62\text{ GHz}\). Хвилевід повинен використовуватися для направлення сигналу міліметрової хвилі до антени. Який хвилевід слід використовувати, щоб обґрунтувати свою відповідь.
Система зв'язку\(15\text{ GHz}\) має пропускну здатність\(1\text{ GHz}\) так, що діапазон робочих частот\(14.5\text{ GHz}\) до\(15.5\text{ GHz}\). Хвилевід повинен використовуватися для направлення сигналу міліметрової хвилі до антени. Який хвилевід слід використовувати, щоб обґрунтувати свою відповідь.

6.7.1 Вправи за розділами

\(§6.2\: 1, 2, 3, 4, 5\)

\(§6.4\: 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15\)