ImiÄ™ i nazwisko Data
& & & & & & & & & & & & & & & & .. & & & & & & & & & & & & .
Grupa Podpis prowadzÄ…cego
& & & & & & & & & & & & & & & & . & & & & & & & & & & & & .
SPRAWOZDANIE
LABORATORIUM POFA/POFAT - ĆWICZENIE NR 1
Zadanie nr 1 (plik  strip.pro ,nazwa ośrodka wypełniającego prowadnicę - "airlossy")
Rozważamy przypadek prowadnicy fali TEM, wypełnionej bezstratnym dielektrykiem o różnych
wartoÅ›ciach przenikalnoÅ›ci elektrycznej µr i magnetycznej µr, w której rozchodzi siÄ™ fala bieżąca.
Narysować obwiednie oraz przykładowe rozkłady pól E(x)/E0 i H(x)/H0 dla jednego z
poniższych przypadków, wskazanego przez prowadzącego ćwiczenie ( pole E - kolor czerwony,
pole H - kolor niebieski):
a) f = 4 GHz µr = 1 µr = 1 b) f = 8 GHz µr = 1 µr = 1
c) f = 4 GHz µr = 4 µr = 1 d) f = 4 GHz µr = 1 µr = 4
Wyznaczyć wszystkie niżej podane parametry procesu falowego:
a) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
b) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
c) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
d) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
Uwaga!!! W trakcie wyznaczania wartości impedancji Z proszę zwrócić szczególną uwagę na
wartości amplitud pól E i H. Wartość WFS proszę wyznaczać w oparciu o kształt obwiedni
pola E oraz zależność WFS=Emax/Emin.
1
Wnioski:
Jak zmiana częstotliwości f fali TEM rozchodzącej się w ośrodku bezstratnym wpływa na
następujące parametry procesu falowego:
- długość fali  -& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- współczynnik fazy ² - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- impedancjÄ™ falowÄ… Z - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jak zmiana przenikalnoÅ›ci elektrycznej µr oÅ›rodka bezstratnego wpÅ‚ywa na nastÄ™pujÄ…ce
parametry procesu falowego:
- długość fali  -& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- współczynnik fazy ² - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- impedancjÄ™ falowÄ… Z - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jak zmiana przenikalnoÅ›ci magnetycznej µr oÅ›rodka bezstratnego wpÅ‚ywa na nastÄ™pujÄ…ce
parametry procesu falowego:
- długość fali  -& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- współczynnik fazy ² - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
- impedancjÄ™ falowÄ… Z - & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & .
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jaka funkcja matematyczna opisuje kształt obwiedni E(x)/E0 gdzie x jest kierunkiem
propagacji fali?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & ...................................................................................................................................
Jakie wartości przyjmują składowe pola Hx, Hz, Ex, Ey i dlaczego?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & .....................................................................................................................................
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ....
2
Zadanie nr 2 (plik  stripm.pro ,nazwa ośrodka wypełniającego prowadnicę- "dielektryk")
Rozważamy przypadek prowadnicy fali TEM, zakończonej metalową płytą i wypełnionej
bezstratnym dielektrykiem o różnych wartoÅ›ciach przenikalnoÅ›ci elektrycznej µr i
magnetycznej µr, w której generuje siÄ™ fala stojÄ…ca. Narysować obwiednie pól E(x)/E0 oraz
H(x)/H0 dla jednego z poniższych przypadków, wskazanego przez prowadzącego ćwiczenie
(pole E - kolor czerwony, pole H - kolor niebieski).
a) f = 5 GHz µr = 1 µr = 1 b) f = 10 GHz µr = 1 µr = 1
c) f = 5 GHz µr = 4 µr = 1 d) f = 5 GHz µr = 1 µr = 4
Wyznaczyć wszystkie niżej wymienione parametry procesu falowego:
a) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
b) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
c) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
d) Ä… =  = Z = E/H = WFS = ² =
Uwaga!!! Proszę wyznaczać wartość impedancji falowej w miejscu, w którym wstawiona
została metalowa płyta. Wartość WFS proszę wyznaczać w oparciu o kształt obwiedni pola E
oraz zależność WFS=Emax/Emin.
Wnioski:
Jak zmiana częstotliwości f fali TEM rozchodzącej się w prowadnicy zakończonej metalową
płytą i wypełnionej materiałem bezstratnym wpływa na następujące parametry procesu
falowego:
- długość fali  -& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jaka funkcja matematyczna opisuje kształt obwiedni E(x)/E0 gdzie x jest kierunkiem
propagacji?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jaka jest odległość między węzłem a strzałką obwiedni?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
3
Jaka jest wartość współczynnika odbicia “ na granicy z pÅ‚ytÄ… metalowÄ…?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jakie wartości przyjmują całkowite pola E i H na granicy z płytą metalową w odniesieniu do
amplitud E0 i H0?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & ....................................................................................................................................
Jaki jest sens fizyczny współczynnika fali stojącej WFS?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & ....................................................................................................................................
Zadanie nr 3 (plik  strip , nazwa ośrodka wypełniającego prowadnice - "airlossy")
W dwóch prowadnicach fali TEM wypełnionych dielektrykiem stratnym o określonych
wartoÅ›ciach przenikalnoÅ›ci elektrycznej µr i magnetycznej µr jest tÅ‚umiona fala pÅ‚aska.
Wyznaczyć przewodność elektrycznÄ… Ã tak, aby w jednej prowadnicy uzyskać:
a) f =1 GHz µr=4 µr=1 tg´=1 Ã = &
b) f =1 GHz µr=4 µr=1 tg´=0.1 Ã = &
Oszacować w trakcie symulacji wartość współczynnika tłumienia ą w obu ośrodkach
korzystając z zależności:
ëÅ‚ E(x1) öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
lnìÅ‚
÷Å‚
E(x2 )
íÅ‚ Å‚Å‚
Ä… =
(x2 - x1)
Porównać z pracą domową i skomentować.
a) Ä… =
b) Ä… =
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
4
Narysować obwiednie pól E i H korzystając z poniższych wykresów (pole E - kolor
czerwony, pole H - kolor niebieski):
Wnioski:
Jaka funkcja matematyczna opisuje kształt obwiedni E(x)/E0 gdzie x jest kierunkiem
propagacji?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jak zmienia się wzajemne położenie pól E i H w porównaniu z ośrodkami bezstratnymi i
dlaczego?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jaki jest sens fizyczny kÄ…ta impedancji?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
5
Zadanie nr 4 (pliki  stripdi1 ,  stripdi2 , nazwa ośrodków wypełniających prowadnice -"air" oraz
"dielektryk2")
Rozważamy 2 przypadki:
a) Padanie fali TEM (f=2.5 [GHz]) z powietrza, do bezstratnego (Ã=0),
niemagnetycznego (µr=1) dielektryka o wzglÄ™dnej przenikalnoÅ›ci elektrycznej µr=4
(stripdi1.pro).
b) Propagacja fali TEM (f=2.5 [GHz]) przez umieszczoną w powietrzu wkładkę
dielektrycznÄ… o dÅ‚ugoÅ›ci d=30 mm i parametrach µr=4, µr=1, Ã=0 (stripdi2.pro).
a)
b)
Rozmiary i własności ośrodków wypełniających prowadnice w modelu komputerowym:
a) powietrze 0-100 [mm] (µr1=1, µr1=1, Ã1=0), dielektryk 100-200 [mm] (µr2=4, µr2=1, Ã2=0)
b) powietrze 0-50 [mm] (µr1=1, µr1=1, Ã1=0), dielektryk 50-80 [mm] (µr2=4, µr2=1, Ã2=0),
powietrze 80-130 [mm] (µr3=1, µr3=1, Ã3=0)
Określić dla wszystkich przypadków:
a) f =2.5 GHz WFS1 = WFS2 =
b) f =2.5 GHz WFS1 = WFS2 = WFS3=
Narysować obwiednie pól E i H na jednym rysunku, oddzielnie dla obydwu przypadków
(pole E - kolor czerwony, pole H - kolor niebieski):
6
Wnioski:
Jaki rodzaj fali obserwujemy w ośrodku pierwszym, a jaki w drugim w podpunkcie a) ?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Podać wzór i obliczyć długość fali TEM (f=2.5[GHz]) rozchodzącej się we wkładce
dielektrycznej z podpunktu b). Jaka jest grubość wkładki w stosunku do długości fali.
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
JakÄ… wartość ma współczynnik odbicia “ na granicy oÅ›rodków 1 i 2 z podpunktu b)?
Obliczenia przeprowadzić w oparciu o wyznaczoną wartość WFS.
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Co to jest i do czego służy transformator półfalowy?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
7
Zadanie nr 5 (pliki  layer1 ,  layer2 ,  layer3 nazwa ośrodków wypełniających prowadnice -"air" oraz
"dielektryk1" i "dielektryk2")
Rozważamy propagacjÄ™ fali TEM z powietrza do dielektryka µr3=16, µr3=1, Ã3=0 przez
warstwÄ™ poÅ›redniczÄ…cÄ… o parametrach µr2=4, µr2=1, Ã2=0.
Uruchomić symulacje dla następujących parametrów:
a) (layer1.pro) - d2=15mm f = 2.5 GHz µ1 = 1 µ2 = 4 µ3 = 16
b) (layer2.pro) - d2=15mm f = 5.0 GHz µ1 = 1 µ2 = 4 µ3 = 16
c) (layer3.pro) - d2=45mm f = 2.5 GHz µ1 = 1 µ2 = 4 µ3 = 16
Narysować obwiednie pól E i H na jednym rysunku oddzielnie dla wszystkich przypadków
(pole E - kolor czerwony, pole H - kolor niebieski):
8
Co to jest transformator ćwierćfalowy?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Jaki warunek na współczynnik odbicia “ na granicy dwóch pierwszych oÅ›rodków jest
spełniony dla transformatora ćwierćfalowego?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Przy jakiej liczbie ćwiartek fali odłożonych w ośrodku dopasowującym transformator
ćwierćfalowy działa poprawnie?
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
9