![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Метод пробного тела
Исследование структуры поля объемного резонатора волноводного типа в данной лабораторной работе производится методом, основанным на изменении резонансной частоты резонатора под действием пробного тела. Пусть резонатор 2 объема Часть энергии из него отводится на детектор 3. Выпрямленный сигнал регистрируется измерительным прибором 4. Собственная частота объемного резонатора -
Если в резонатор ввести небольшое пробное диэлектрическое тело с параметрами Условие
где Запасенная диэлектриком энергия пропорциональна квадрату поля в точке, в которой находится пробное тело.
Таким образом, перемещая по резонатору, в котором возбуждены колебания, пробное тело и измеряя Но непосредственное измерение величины Частотная характеристика резонатора (рис. 7) может быть описана зависимостью
где Если частоту генератора выбрать на середине линейного участка частотной характеристики невозмущенного резонатора, что соответствует показанию измерительного прибора Относительная напряженность электрического поля
Таким образом, используя тот факт, что изменения показаний индикатора функционально связаны с изменением собственной частоты резонатора, а следовательно, и с величиной напряженности электрического поля в месте нахождения пробного тела, можно снять картину распределения поля в резонаторе, перемещая пробные тела в заданных направлениях. Более подробно метод пробного тела изложен в [2]. В данной лабораторной работе используются два пробных диэлектрических (
Цель работы
1. Снятие резонансной характеристики и определение добротности резонатора. 2. Экспериментальное исследование распределения электрического поля в цилиндрическом резонаторе. 3. Определение типа колебаний на базе экспериментальных данных.
Программа работы
В работе исследуются цилиндрический резонатор, его резонансные свойства и структура поля. Размеры резонатора Расчетное задание (выполняется при подготовке) 1. Взять из приведенной ниже табл. 3 в соответствии с номером бригады два типа колебаний для цилиндрического и прямоугольного резонаторов; принять Таблица 3
2. Рассчитать: а) величину критической длины волны б) длину волны в волноводе 3. Найти длину резонатора 1 для этих типов колебаний. 4. Построить картины полей этих колебаний.
Порядок выполнения эксперимента 1. Снятие частотной характеристики и определение добротности резонатора (рис. 6): а) включить приборы в сеть; б) установить пробные тела в крайние положения; в) найти резонансную частоту по максимуму показаний индикатора 4, перестраивая генератор 1; г) записать значение резонансной частоты; д) снять график зависимости показаний индикатора от частоты генератора; е) построить частотную характеристику резонатора ж) отметить на характеристике полосу пропускания резонатора; з) вычислить добротность по формуле (8).
2. Определение структуры поля: а) установить частоту генератора, соответствующую резонансной частоте исследуемого резонатора; зафиксировать показание индикатора; б) ввести расстройку частоты генератора до значения, соответствующего положению рабочей точки ( в) снять зависимость показаний индикатора при перемещении пробного тела по диаметру; г) снять зависимость показаний индикатора от положения пробного тела вдоль резонатора; д) определить тип колебаний в резонаторе на основании полученных распределений поля (п. 2 в, г), используя соотношения (2)-(7) (принять во внимание способ возбуждения).
Содержание отчета
1. Результаты выполнения расчетного задания. 2. Частотная характеристика. 3. Расчет добротности исследуемого резонатора. 4. Графики экспериментальных распределений 5. Определение типа колебания. 6. Построение структуры поля этого колебания. 7. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Сформулировать условие резонанса в объемном резонаторе. 2. Назвать основные типы резонаторов. 3. Рассказать о добротности объемного резонатора. 4. Показать, как повлияет на добротность резонатора заполнение его диэлектриком без потерь при сохранении типа колебаний. 5. Назвать возможные типы колебаний в объемном резонаторе прямоугольной и цилиндрической формы. 6. Объяснить смысл индексов
7. Показать, как изменится собственная резонансная частота прямоугольного резонатора с волной типа 8. Рассказать о методе пробного тела для определения структуры поля в резонаторе, 9. Объяснить, почему на СВЧ невозможно применение контуров с сосредоточенными параметрами. 10. Назвать возможные области применения объемных резонаторов. 11. Показать, что в резонаторе без потерь нет переноса энергии в продольном направлении. 12. Пояснить принципиальную возможность объемных резонаторов (из уравнения баланса энергии электромагнитного поля). 13. Объяснить, почему резонаторы имеют множество резонансных частот. 14. Назвать способы возбуждения резонаторов. 15. Показать преимущества колебаний типа 16. Рассказать о методике снятия частотной характеристики ре-зонатора. 17. Привести функциональную схему установки для измерения структуры поля методом пробного тела.
Библиографический список
1. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. Ч. 1. М.: Высшая школа, 1970. С. 342-349. 2. Гинзтон Э.Д. Измерения на сантиметровых волнах. М.: Иностранная литература, 1960. С. 534-552. 3. Ардабьевский А.И. Теория электромагнитного поля и распространения радиоволн. Ч.II. М.: МАИ, 1970. С. 136-146.
Работа № 3
|