РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Радиотехники

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1По дисциплине: Теория передачи электромагнитных волн

На тему: Плоская электромагнитная волна

Принял:Куликов А.А «__» ________ 2008Выполнил:ст.гр. БРЭ-06-15Айтжанова А. Мзач. кн. №063463

Алматы 2008

ЗАДАНИЕ

Плоская электромагнитная волна, поляризованная в плоскости YOZ, распространяется вдоль оси Z в неограниченной среде с параметрами

и . Амплитудное значение вектора напряженности электрического поля в начале координат EM.

Необходимо:1. Определить параметры волны: α, β, VФ, λ, |Zс|exp( jψ) 2. Записать комплексные и мгновенные значения векторов

напряженностей электрического и магнитного полей в точке z = z0, соответствующей уменьшению амплитуды поля на L дБ, а также вектора Пср

в этой точке.3. Построить графики зависимостей мгновенных значений

векторов поля и в точке z0 от изменения времени в пределах одного периода колебаний.

4. Рассматривая рассчитанный отрезок пути как четырехполюсник, рассчитать и построить его АЧХ в диапазоне частот f-2f.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1.

EM, (В/м)ε f(ГГц) σ, (МСм/м) L, (дБ)

35 1,9 5 4 25

2

3

4

5

6

Листинг программыunit main;interfaceuses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, math, unit2, unit3;type TForm1 = class(TForm) Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel; Label4: TLabel;

7

Label5: TLabel; Edit1: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit; Edit4: TEdit; Edit5: TEdit; Edit6: TEdit; Label6: TLabel; ComboBox1: TComboBox; ComboBox2: TComboBox; ComboBox3: TComboBox; ComboBox4: TComboBox; Button1: TButton; Memo1: TMemo; Button2: TButton; Button3: TButton; Button4: TButton; Label7: TLabel; Label8: TLabel; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure Button4Click(Sender: TObject); procedure FormCreate(Sender: TObject);

private { Private declarations } public { Public declarations } end;var Form1: TForm1; L, lamda, V, omega, e, e0,m0, sigma, Em: double; eval: boolean;implementation

{$R *.dfm}procedure prepare();begineval:=true;e:=strtofloat(Form1.Edit1.Text);m0:=4*pi/10000000;e0:=1/(36*pi*1000000000);case form1.ComboBox1.ItemIndex of0 : sigma:=strtofloat(form1.Edit3.Text);

8

1 : sigma:=strtofloat(form1.Edit3.Text)*1000;2 : sigma:=strtofloat(form1.Edit3.Text)*1000000;end;case form1.ComboBox2.ItemIndex of0 : omega:=strtofloat(form1.Edit6.Text)*2*Pi;1 : omega:=strtofloat(form1.Edit6.Text)*2*Pi*1000;2 : omega:=strtofloat(form1.Edit6.Text)*2*Pi*1000000;3 : omega:=strtofloat(form1.Edit6.Text)*2*Pi*1000000000;end;

case form1.ComboBox3.ItemIndex of0 : Em:=strtofloat(form1.Edit4.Text);1 : Em:=strtofloat(form1.Edit4.Text)*100;2 : Em:=strtofloat(form1.Edit4.Text)*1000;3 : Em:=strtofloat(form1.Edit4.Text)*100000;end;

case form1.ComboBox4.ItemIndex of0 : L:= strtofloat(form1.Edit5.text)* log10(10)/log10(exp(1))/20;1 : L:= strtofloat(form1.Edit5.text);end;end;function Zc (f : double): double;beginZc:=sqrt(m0)/sqrt(sqrt(sqr(e*e0)+sqr(sigma/f)));end;

function FiZc (f : double): double;beginFiZc:=arctan(sigma/f/e/e0)/2;end;

function alfa (fff :double): double;beginalfa:=fff*sqrt(e0*e*m0)*sqrt((-1+sqrt(1+sqr(sigma/fff/e0/e)))/2);end;function beta (fff :double): double;beginbeta:=fff*sqrt(e0*e*m0)*sqrt((1+sqrt(1+sqr(sigma/fff/e0/e)))/2);end;

function EE (t,z,omega : double): double;beginEE:=Em*exp(-alfa(omega)*z)*cos(omega*t-z*beta(omega));end;

9

function HH (t,z,omega : double): double;beginHH:=-Em/Zc(omega)*exp(-alfa(omega)*z)*cos(omega*t-z*beta(omega)-FiZc(omega));end;

function ACH (f,z : double): double;beginACH:=exp(-z*2*pi*f*sqrt(e0*e*m0)*sqrt((-1+sqrt(1+sqr(sigma/(2*pi*f)/e0/e)))/2));end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);beginprepare;Form1.Memo1.Lines.Clear;Form1.Memo1.Lines.Add(' Исходные данные:');Form1.Memo1.Lines.Add('e = '+floattostr(e));Form1.Memo1.Lines.Add('e0 = '+floattostrf(e0,ffgeneral,5,6)+' Ф/м');Form1.Memo1.Lines.Add('m0 = '+floattostrf(m0,ffgeneral,5,6)+' Гн/м');Form1.Memo1.Lines.Add('omega = '+floattostrf(omega,ffgeneral,5,6)+' рад/с');Form1.Memo1.Lines.Add('sigma = '+floattostrf(sigma,ffgeneral,5,6)+' См/м');Form1.Memo1.Lines.Add('Em = '+floattostrf(Em,ffgeneral,5,6)+' В/м');Form1.Memo1.Lines.Add('L = '+floattostrf(L,ffgeneral,5,6));Form1.Memo1.Lines.Add('');Form1.Memo1.Lines.Add(' Расчет:');Form1.Memo1.Lines.Add('alfa = '+floattostrf(alfa(omega),ffgeneral,5,6)+' 1/м');Form1.Memo1.Lines.Add('beta = '+floattostrf(beta(omega),ffgeneral,5,6)+ ' 1/м');Form1.Memo1.Lines.Add('Vf = '+floattostrf(omega/beta(omega),ffgeneral,5,6)+' м/с');Form1.Memo1.Lines.Add('lamda = '+floattostrf(2*pi/beta(omega),ffgeneral,5,6)+' м');Form1.Memo1.Lines.Add('|Zc| = '+floattostrf(Zc(omega),ffgeneral,5,6)+' Ом');Form1.Memo1.Lines.Add('arg(Zc) = '+floattostrf(FiZc(omega)/pi*180,ffgeneral,5,6));Form1.Memo1.Lines.Add('z0 = '+floattostrf(L/alfa(omega),ffgeneral,5,6)+' м');Form1.Memo1.Lines.Add('Пср = '+floattostrf(0.5*sqr(Em)*exp(-2*L)/Zc(omega)*cos(FiZc(omega)),ffgeneral,5,6)+' Вт/м^2');end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);var t,dt,z0: double;begin

10

form2.Series1.Clear;form2.Series2.Clear;if eval thenbeginz0:=L/alfa(omega);dt:= 2*pi/omega/1000;t:=0;repeatForm2.Series1.AddXY(t*1e12,1000*EE(t,z0,omega),'',clred);t:=t+dt;until t>1000*dt;t:=0;repeatForm2.Series2.AddXY(t*1e12,1000*HH(t,z0,omega),'',clred);t:=t+dt;until t>1000*dt;form1.Hide;form2.Show;endelse showmessage('Ошибка! Нужно рассчитать данные!');end;procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);var f,df,z0: double;beginif eval thenbeginform3.Series1.Clear;z0:=L/alfa(omega);df:= 1e6;f:=omega/2/pi;repeatForm3.Series1.AddXY(f/1e9,ACH(f,z0),'',clred);f:=f+df;until f>omega/pi;form1.Hide;form3.show;endelse showmessage(' Ошибка! Нужно рассчитать данные!');end;procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject);beginclose();end;procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);begin

11

eval:=false;end;

end. unit Unit2;interfaceuses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, TeEngine, Series, ExtCtrls, TeeProcs, Chart, StdCtrls, ExtDlgs;type TForm2 = class(TForm) Button1: TButton; Chart1: TChart; Chart2: TChart; Series1: TLineSeries; Series2: TLineSeries; Button2: TButton; SavePictureDialog1: TSavePictureDialog; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end;var Form2: TForm2;implementationuses main;{$R *.dfm}procedure TForm2.Button1Click(Sender: TObject);beginform2.Hide;form1.show;end;procedure TForm2.Button2Click(Sender: TObject);beginif form2.SavePictureDialog1.Execute thenbeginform2.Chart1.SaveToMetafile(form2.SavePictureDialog1.FileName+'E.wmf');form2.Chart2.SaveToMetafile(form2.SavePictureDialog1.FileName+'H.wmf');end;end;

end.

12

Dialogs, StdCtrls, TeEngine, Series, ExtCtrls, TeeProcs, Chart;type TForm3 = class(TForm) Chart1: TChart; Series1: TLineSeries; Button1: TButton; Button2: TButton; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end;var Form3: TForm3;implementationuses Unit2, main;{$R *.dfm}procedure TForm3.Button1Click(Sender: TObject);beginif form2.SavePictureDialog1.Execute thenform3.Chart1.SaveToMetafile(form2.SavePictureDialog1.FileName+'_АЧХ.wmf');end;procedure TForm3.Button2Click(Sender: TObject);beginform3.Hide;form1.show;end;

end.

13

Список литературы

1 Баскаков С. И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1992. – 416 с.

2 Пименов Ю. В. Техническая электродинамика: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2000. 536 с.

3 Сборник задач по курсу «Электродинамика и распространение радиоволн»/ Под ред. С. И. Баскакова. – М.: Высшая школа, 1981. 208 с.

14