Difference between revisions of "Csőtápvonal"

Revision as of 14:03, 4 October 2019 (view source) Marcsa (talk | contribs) (→‎A szimulációval kapott eredmények) ← Older edit		Revision as of 14:09, 4 October 2019 (view source) Marcsa (talk | contribs) Newer edit →
Line 41:		Line 41:
	== A szimulációval kapott eredmények ==		== A szimulációval kapott eredmények ==
−	[[File:S21 Parameter.png|450px|thumb|right|alt=A feladat geometriája. | A feladat geometriája.]]	+	[[File:S21 Parameter.png|450px|thumb|right|alt=Az előre irányú átviteli tényező <math>\text{S}_21</math> a frekvencia függvényében. | Az előre irányú átviteli tényező <math>\text{S}_21</math> a frekvencia függvényében.]]
	{| width=100%		{| width=100%
Line 50:		Line 50:
	[[File:TE10 Hfield.png|550px]]		[[File:TE10 Hfield.png|550px]]
	|-		|-
−	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az áramsűrűség a réz vezető keresztmetszetében 50 Hz-en.'''</span>	+	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az elektromos térerősség vektorok a bemeneti portnál <math>\text{TE}_10</math> módus esetében.'''</span>
−	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az áramsűrűség a réz vezető keresztmetszetében 500 Hz-en.'''</span>	+	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''A mágneses térerősség vektorok a bemeneti portnál <math>\text{TE}_10</math> módus esetében.'''</span>
	|}		|}
	{| width=100%		{| width=100%
Line 60:		Line 60:
	[[File:TE10 Hfield Vec Anim.gif|500px]]		[[File:TE10 Hfield Vec Anim.gif|500px]]
	|-		|-
−	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az áramsűrűség a réz vezető keresztmetszetében 50 Hz-en.'''</span>	+	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az elektromos térerősség vektorok a csőtápvonalban <math>\text{TE}_10</math> módus esetében.'''</span><span style="font-size:80%; color:blue;">[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]</span>
−	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''Az áramsűrűség a réz vezető keresztmetszetében 500 Hz-en.'''</span>	+	|align=center | <span style="font-size:88%;">'''A mágneses térerősség vektorok a csőtápvonalban <math>\text{TE}_10</math> módus esetében.'''</span><span style="font-size:80%; color:blue;">[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]</span>
	|}		|}
	== References ==		== References ==
	{{reflist}}		{{reflist}}

---

Revision as of 14:09, 4 October 2019

Négyszög keresztmetszetű csőtápvonal (Rectangular waveguide)
Négyszög keresztmetszetű csőtápvonal.	Az elektromos térerősség terjedése a csőtápvonalban. [Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]

A feladat célja

A hallgató megismerje a végeselem-módszer főbb lépéseit, mint a modell előkészítése (geometria elkészítése vagy importálása), anyagparaméterek, peremfeltételek és gerjesztés megadása egy négyszög keresztmetszetű csőtápvonal esetében. A szimuláció beállításai és eredményei elősegítsék a más tárgyakból tanult elméleti ismeretek elmélyülését.

A feladat megoldása során azzal nem foglalkozunk, milyen módon lehet a csőtápvonalba jelet juttatni.

A feladat megoldásához szükséges ismeretek

• A végeselem-módszer lépései;
• A Maxwell-egyenletek teljes rendszerének ismerete (hullámegyenlet ismerete);
• Csőtápvonal működésének ismeret.

A vizsgált csőtápvonal

A feladat geometriai méretei:

$$a = 2\text{cm}$$ (széles oldal); $$b = 1\text{cm}$$ (keskeny oldal); $$L = 16\text{cm}; th = 1\text{mm}$$ (csőtápvonal falvastagsága).

A geometria elkészítését és a beállításokat a feladathoz készült YouTube videóban részletezem.

Azonban egy csőtápvonal szimulációja előtt érdemes meghatározni a vágási frekvenciát (vagy határfrekvenciát, ami alatt nincs hullámterjedés a csőtápvonalban). A vágási frekvencia a következő összefüggéssel határozható meg ^{[1] [2]}:

$$f_{h,mn} = \frac{1}{2\sqrt{\mu\varepsilon}}\sqrt{\left(\frac{m}{a}\right)^2 + \left(\frac{n}{b}\right)^2}$$ ,

ahol

$$\mu$$ és $$\varepsilon$$ a csőtápvonalat kitöltő dielektrikum permeabilitása és permittivitása.

A levegővel kitöltött csőtápvonalnál

$$\text{TE}_{10}$$ (ejtsd: té e egy nulla) módus esetében a vágási frekvencia

$$f_{h,10} = \frac{1}{2\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}\sqrt{\left(\frac{1}{0,02}\right)^2 + \left(\frac{0}{0,01}\right)^2} = \frac{1}{2\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}\cdot0,02}= 7,4926\text{GHz} \approx 7,5\text{GHz}$$ .

A szimulációval kapott eredmények

Az elektromos térerősség vektorok a bemeneti portnál $$\text{TE}_10$$ módus esetében.	A mágneses térerősség vektorok a bemeneti portnál $$\text{TE}_10$$ módus esetében.

Az elektromos térerősség vektorok a csőtápvonalban $$\text{TE}_10$$ módus esetében.[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]	A mágneses térerősség vektorok a csőtápvonalban $$\text{TE}_10$$ módus esetében.[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]

References

1. Jump up ↑ Kolos T., Standeisky I.: Mikrohullámú technika I., Tankönyvkiadó, 1980.
2. Jump up ↑ Istvánffy E.: Tápvonalak, antennák és hullámterjedés, Műegyetemi Kiadó, 1997.