Sistemas de microondas Lista exercicios III Cavidades e

Sistemas de microondas Lista exercicios III Cavidades e ressoadores (Prof. Marcelo Perotoni, 2012-1)
Resposta: QL=12.4
Resposta: (a) C = 0.365pF (b) Q=138
Resposta: Q101=7251 Q102=9119 f101=4.802GHz f102=7.075GHz
Dica: Na figura 6.10 perceba que máximo Q @ TE111 é aproximadamente 1.7
Resposta Total Q = 1692, a=2.107cm d=2.479cm
Resposta a=3.53cm b=2.6cm d=5cm
(Justino – 11.9) Projete uma cavidade retangular, modo TE101, considerando (b<a<d), para a frequência de 8GHz. A
cavidade está preenchida com ar. Resposta a=8cm d=16cm b=4cm
(a)Projete uma cavidade cilíndrica (computando sua altura) para operar no modo TE011 com raio de 10cm. Compute os
modos que aparecem antes do TE011, e mostre qual seria o modo de excitar apenas esse modo. Qual seria a utilidade
prática desse modo? Resposta a=10cm com d=19cm, TE011-2GHz /TE111-1.18GHz/TE211-1.65GHz/TE1121.8GHz/TM010-1.14GHz/TM110-1.83GHz/TM011-1.39GHz/TM111-2GHz/TM012-1.95GHz
(b) Para a cavidade coaxial abaixo (i) compute as duas primeiras frequências de ressonância (ii) mostre os
respectivos campos elétricos e campos magnéticos variando ao longo do eixo (iii) mostre quais seriam os tipos
de excitação (probe ou sonda e loop) para excitar o primeiro modo.
Resposta Modo #1- 150MHz, Modo#2-300MHz
(Justino 11.36) Usando uma cavidade para medir frequência, ela possiu uma cavidade circular de cobre de diâmetro
interno de 28.4mm e opera no modo TE111, na faixa de 8.2GHz até 12.4GHz. (i) Justifique a escolha do modo e do
diâmetro interno, e mostre qual a variação admitida na altura da cavidade para cobrir essa faixa de frequências. (ii)
Para uma variação mecânica de 1um, qual a variação de frequência entre os modos? Resposta a=14.2mm d1=2.79cm(
@8.2GHz ) e d2=1.39cm ( @12.4GHz ) TE011=13.96 e TM011=8.08 @ d1 & TE011=16.8 e TM010=12.88GHz, variando 1um
temos 680MHz de diferenca
(Justino 11.17) Determinar as principais dimensões de uma cavidade circular para operar no modo TM011 na
frequência de 3GHz. Admitir que o meio seja vácuo e que o comprimento da cavidade seja igual ao seu diâmetro.
Resposta a=4.58cm d=9.16cm TM011=3GHz TM010-2.51GHz TE111=2.52GHz
(Justino 11.20) Determinar as dimensões da cavidade cilíndrica com comprimento igual ao diâmetro para operar em
4.5GHz no modo TE111 considerando-a (a) vazia (b) preenchida com um dielétrico de permissividade de 2.5o.
Resposta a=2.75cm @ Ar e a=1.62cm @ material diferente
(Justino 11.23) Certa cavidade foi construída para para ter vácuo em seu interior. Foi prevista a operação em 8GHz
com fator de qualidade Q igual a 12000. Após sua construção foi preenchida com um dielétrico que apresenta  = (3j0.0002) o . Achar a frequência de ressonância e o fator de qualidade finais.
Resposta f=4.618GHz e Q=6.67K
(Justino 11.8) Uma cavidade ressonante retangular com ar em seu interior tem as dimensões transversais de 60mm e
40mm, com comprimento de 30mm. Ache os quatro primeiros modos e suas respectivas frequências.
Resposta TM110-4.51GHz TE101-5.59GHz TE011-6.25GHz TE111=TM111=6.73GHz
(Justino 11.10) Partindo de um guia retangular standard na operação da banda X determinar o comprimento para
operar no modo TE101 em 10GHz. Encontrar as frequências de ressonância dos modos TE011 e TM110. Resposta
d=2cm @ TE101 TE011-7.68GHz TM010-6.73GHz
(Justino 11.11) Projetar uma cavidade retangular com a frequência de ressonância ajustável por uma parede móvel que
modifique seu comprimento. Deve-se manter o modo TE101 entre 8.2GHz e 12.4GHz. Destacar os limites de excursão
do comprimento.
Resposta d varia entre 1.425cm e 3.05cm, p/ 12.4GHz e 8.2GHz respectivamente. TE101 modo fundamental.
(Justino 11.13) Uma cavidade circular te diâmetro interno de 50mm e comprimento de 60mm. Em que frequências
ressoam os modos TE111, TE011, TM011 e TM010? Qual o modo dominante? Atenção – erro no livro ele pede o modo
TE110 que não existe (terceiro índice deve ser não nulo). Resposta TE011-7.73GHz, TM011-5.23GHz, TM010-4.59GHz,
TE111-4.31GHz
(Justino 11.15) Qual o comprimento máximo da cavidade construída com o guia circular para termos modo TM010 em
10GHz? Resposta d menor que 2.337cm
(Justino 11.16) Projetar uma cavidade para operar no modo TE111 entre 8.2GHz e 10GHz. O meio é vácuo e a sintonia
será realizada pelo ajuste do comprimento. Resposta a=1.13cm e d entre 2.1cm e 5.65cm
(c) Projete uma cavidade retangular baseada no WR-90 para a frequência de 10GHz, TE101. Considere o material
sendo Cobre ( = 5.8E7 S/m) e compute o QC (Pozar eq.6.46) da cavidade. Resposta Qc=7.83K
(Justino 11.31) Projetar uma cavidade circular de cobre para o modo TE011 e máximo fator de qualidade em 8GHz.
Calcule o fator de qualidade resultante. Resposta Qc=33452
(Justino 11.30) Uma cavidade de cobre circular com diâmetro igual ao comprimento ressoa em 5GHz e possui ar em seu
interior. Calcule os fatores de qualidade para os modos TE111 e TE011. Resposta Q=6.49K @ TE111 e Q=11.8K @ TE011
(Justino 11.33) Uma cavidade circular de cobre foi projetada para o modo TE111, em 5GHz, meio vácuo,e fez-se
acoplamento crítico ao circuito externo. Determinar a largura de faixa do conjunto. Resposta BW=313MHz