Difference between revisions of "Csőtápvonal"
(→A vizsgált csőtápvonal) |
(→A vizsgált csőtápvonal) |
||
Line 40: | Line 40: | ||
A feladat megoldásához a következő Helmholtz-egyenletet oldjuk meg | A feladat megoldásához a következő Helmholtz-egyenletet oldjuk meg | ||
::<math> \Delta\vec{E} + k^2\vec{E} = 0 </math> | ::<math> \Delta\vec{E} + k^2\vec{E} = 0 </math> | ||
− | ahol <math>k = \omega\sqrt{\mu\varepsilon} a terjedési együttható. | + | ahol <math>k = \omega\sqrt{\mu\varepsilon}</math> a terjedési együttható. |
== A szimulációval kapott eredmények == | == A szimulációval kapott eredmények == |
Revision as of 06:38, 6 October 2019
Négyszög keresztmetszetű csőtápvonal (Rectangular waveguide) | |
Négyszög keresztmetszetű csőtápvonal. | Az elektromos térerősség terjedése a csőtápvonalban. [Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.] |
|
Contents
[hide]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=2cm
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]:
- fh,mn=12√με√(ma)2+(nb)2,
- fh,mn=12√με√(ma)2+(nb)2
ahol μ
A feladat megoldásához a következő Helmholtz-egyenletet oldjuk meg
- Δ→E+k2→E=0
- Δ→E+k2→E=0
ahol k=ω√με
A szimulációval kapott eredmények
A levegővel kitöltött csőtápvonalnál TE10
- fh,10=12√μ0ε0√(10,02)2+(00,01)2=12√μ0ε0⋅0,02=7,4926GHz≈7,5GHz.
- fh,10=12√μ0ε0√(10,02)2+(00,01)2=12√μ0ε0⋅0,02=7,4926GHz≈7,5GHz
A bemeneti reflexió és az előre irányú átviteli tényező frekvenciafüggvényén (jobb oldali ábra) jól látható, hogy a szimulációval visszakaptuk az előzőleg analitikusan kiszámolt vágási frekvenciát. A vágási frekvenciát követően az átvitel eléri a maximumát.
Emellett a lenti ábrákon látható az elektromos (baloldali ábra - E field) és mágneses (jobboldali ábra - H field) térerősség a négyszögletes csőtápvonal keresztmetszetében TE10
Az elektromos térerősség vektorok a bemeneti portnál TE10 módus esetében.
|
A mágneses térerősség vektorok a bemeneti portnál TE10 módus esetében.
|
Az elektromos térerősség vektorok a csőtápvonalban TE10 módus esetében.[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]
|
A mágneses térerősség vektorok a csőtápvonalban TE10 módus esetében.[Kattints a képre az animáció megtekintéséhez.]
|