Описание лабораторной установки и методики измерений

Для измерения параметров непроходного ОР используется метод двухполюсника, причем в трехсантиметровом диапазоне исследование ЧХ КСВ резонатора, используемого в волноводном тракте сечением 2310 мм², производится с помощью измерительной линии Р1-28.Структурная схема лабораторной установки приведена на рис.5. Панорамный измеритель КСВ состоит из генератора качающейся частоты (ГКЧ) 1, индикатора 2 и двух направленных ответвителей (НО) 3 («падающая волна») и 4 («отраженная волна»), которые включены в схему навстречу друг другу; измерительная линия 5 с индикатором 6 (низкочастотным измерительным усилителем или микроамперметром) присоединена к НО 4, а к измерительной линии подключен исследуемый ОР 7. В такой схеме НО 3 регистрирует падающую на резонатор волну, а НО 4 — отраженную им волну.

Исследуемый резонатор конструктивно представляет собой отрезок прямоугольного волновода длиной l₀, к которому с одной стороны присоединен короткозамкнутый отрезок волновода длиной l₁, а с другой стороны — индуктивная диафрагма, являющаяся элементом связи ОР с волноводным трактом. Таким образом, общая длина ОР равна

 l = l₀+ l₁   (6.10)

Для изменения длины l₁ и перестройки резонансной частоты используется подвижный короткозамыкающий поршень, положение которого определяется по специальной шкале.

 рис. 5

Методика определения нагруженной добротности состоит в измерении частот ₀,_,₂ и соответствующих значений К_с.в0 и К_с.в1 (рис. 6.1) и последующем расчете Q с помощью формул (6.4) и (6.5). При работе ГКЧ на фиксированной частоте резонанса ₀ определяется с помощью измерительной линии 5 величина смещения минимума электрического поля в питающем волноводе при расстройке ОР, что позволяет выяснить, какой формулой ((6.6) или (6.7)) следует пользоваться при расчете собственной добротности резонатора.

Порядок выполнения работы

А. Измерения

2. Собрать схему измерений, представленную на рис. 5, и вывести из волновода зонд измерительной линии 5.

3. Включить на генераторе 1 (работающем в режиме качающейся частоты) тумблер СВЧ.

4. При этом на экране индикатора появится ЧХ КСВ, причем минимальное значение К_с.в0 соответствует резонансной частоте ₀ для фиксированной длины ОР (рис. 6.1). Изменяя длину ОР в небольших пределах (15–30 мм), убедиться, что положение минимума на ЧХ КСВ изменяется (т. е. изменяется резонансная частота ОР). Установить такую длину резонатора l, при которой КСВ в минимуме имеет наименьшее значение. Записать по шкале короткозамыкающего поршня соответствующее значение l1.

5. По кривой ЧХ КСВ на экране индикатора 2 с помощью методики, изложенной в разд. V приложения, измерить резонансную частоту ₀ и соответствующее ей минимальное значениеК_с.в0, а затем — значение К_с.в1 и соответствующие ему частоты ₁ и ₂ (рис.4). Уровень К_с.в1 берется произвольным (примерно посередине между К_с.в0 и К_{с.в макс}). Записать значения Кс.в0, Кс.в1 и частот  ₀,_,₂.

6. Расстроить резонатор изменением его длины на l таким образом, чтобы новая резонансная частота равнялась приблизительно _ или ₂, и записать полученное значение l. Вновь настроить ОР на частоту ₀, установив определенное в п.4 положение поршня l₁.

7. Перевести генератор в режим работы на фиксированной частоте резонанса ₀ (см. п.1 из разд. VI приложения).

8. Ввести в волновод зонд измерительной линии 5. Кольцами на головке измерительной линии настроить ее резонансную систему на частоту колебаний ₀ (по максимуму показаний индикатора 6).

9. Перемещая каретку измерительной линии 5, установить зонд в сечение волновода с минимумом электрического поля (по минимальным показаниям индикатора 6). Определить это положение зонда L₁ по шкале измерительной линии и записать его.

10. Расстроить резонатор изменением его длины на l (см. п.5) и найти путем перемещения каретки измерительной линии новое положение минимума электрического поля L₂. Определить смещение минимума  L =L₁ - L₂.

Б. Обработка результатов измерений

1. Рассчитать по формуле (6.8) длину волны ₀ в волноводе (сечение волновода a  b = 23 10 мм²).

2. Определить резонансную длину ОР по формуле (6.10) (значение l₀ приведено на самом резонаторе). Из формулы (6.9) найти число р (с округлением до целого) и установить тип колебаний в резонаторе.

3. Рассчитать нагруженную добротность Q резонатора по формуле (6.5), причем

4.  Сравнить смещение минимума поля  L с величиной ₀/4. Если  L ₀/4, то рассчитать собственную добротность Qс по формуле (6.6); если же  L<< ₀/4, то  — по формуле (6.7).

5. Определить внешнюю добротность Q_вн ОР из соотношения (6.3).