1.3. Порядок выполнения работы

1.Собрать установку по схеме, представленной на рис. 3. Так как измеряется диэлектрическая проницаемость вещества с малыми потерями, то пустая и заполненная линии соединены последовательно. Такая схема позволяет быстро измерить  и _ без заметных погрешностей.

Рис. 3. Схема установки для измерения диэлектрической проницаемости с малыми потерями. 1 – измерительная линия; 2 – измерительная линия, заполненная диэлектриком; 3 – подвижный замыкатель; 4 – коаксиально-волноводный переход; 5 – генератор СВЧ

2. Настроить детекторные секции измерительных линий на максимальное отклонение стрелок измерительных приборов.

3. Перемещая зонды измерительных линий, измерить  и _.

4. Вычислить в первом приближении величину  (формула (1.24)).

5. Измерить общие потери в волноводе . Вычислить потери в стенках волновода _ (формула (1.26)). Найти постоянную затухания _ (формула (1.29)). Уточнить величину  и вычислить  (формулы (1.23), (1.25)).

6. Написать отчет о работе с необходимыми рисунками, пояснительным текстом, результатами измерений и расчетов.

Лабораторная работа № 2. Исследование матрицы рассеяния волноводного четырехполюсника

Цель работы: измерение затухания аттенюатора (градуировка).

Приборы и устройства: генератор СВЧ Г4‑83; измерительная линия Р1‑28 (внутр. сечение 23 x 10 мм), аттенюатор, поршень.

Анализ и синтез сложных СВЧ цепей, состоящих из отрезков передающих линий, разветвлений, сосредоточенных сопротивлений и проводимостей, могут быть в значительной мере рационализированы при использовании общей теории линейных многополюсников. С этой целью к эквивалентной схеме СВЧ цепи можно применить расчёты в матричной форме.

В анализе СВЧ цепей особенно продуктивным оказывается метод матриц рассеяния и передачи. Вместо сопротивлений и проводимостей в матрицах используются комплексные коэффициенты отражения и передачи волн по напряжению между соответствующими парами полюсов, которые соответствуют плоскостям отсчёта параметров в каждом из плеч многополюсника.

2.1. Матрица рассеяния

Любые неоднородности в линиях СВЧ, не содержащие источников энергии, могут быть представлены на эквивалентной схеме в виде пассивного 2n‑полюсника, к которому подходят n двухпроводных передающих линий. Если по волноводам может распространяться волна только одного типа, то число эквивалентных двухпроводных линий равно числу реально существующих волноводов, соединенных с рассматриваемой неоднородностью.

В наиболее простом и часто встречающемся случае неоднородность не содержит нелинейных или невзаимных элементов. Потерями в стенках волновода и на неоднородности для простоты можно пренебречь. Тогда эквивалентная схема должна содержать линейные сопротивления и проводимости. Сечение входов многополюсника называют плоскостями отсчета фаз (на рис. 1 они обозначены штрихпунктирными линиями 1 и 2). Обозначим через нормированную амплитуду падающей волны, соответствующей движению энергии в сторону многополюсника из - го плеча. Через обозначим нормированную амплитуду волны, выходящей из многополюсника в - е плечо. Эту волну можно рассматривать как отраженную. Нормированные напряжения , можно связать с падающей и отраженной мощностями в -м плече в виде:

(1)

Мощность, выходящая из 2n-полюсника в каждое из его плеч, зависит от мощностей, поступающих со стороны всех плеч. Поэтому свойства 2n-полюсника (но не его конкретное внутреннее устройство) могут быть однозначно описаны комплексными коэффициентами передачи по напряжению из - го плеча в -e плечо рассматриваемой системы между выбранными плоскостями отсчета. Нормированные напряжения волн, выходящих из многополюсника, в общем виде могут быть представлены в виде

(2)

Последние уравнения в матричной форме приобретают вид

(3)

где

матрица рассеяния.

В символическом виде выражение (3) переписывается так:

.