3. Состав аппаратуры и описание лабораторной установки

Установка для снятия кривых дисперсии и затухания волн в волноводном тракте состоит из двух генераторов высокочастотных колебаний ГЗ-21 и ГЗ-22, измерительной линии типа PI-7, измерительного усилителя 28-ИМ и. исследуемого прямоугольного волновода типа МЭК-32 с размерами поперечного сечения а х в =72,14 х 34,04 мм с воздушным заполнением длиной l=3 м, замкнутого на конце металлической заглушкой. Функциональная схема установки приведена на рис.8.

Рис. 8

Генераторы перекрывают частоты от 1800–4500 МГц и работают в режиме внутренней модуляции с частотой следования импульсов 1000 Гц. В процессе работа генераторы поочередно подключаются к возбуждающей головке волноводного тракта при помощи коаксиального кабеля. Мощность выходов генератора регулируется ручками «Регулировка Вых.1» или Регулировка Вых.2. Коаксиально-волноводный переход возбуждает в прямоугольном волноводе волну Н₁₀, которая через уголковый 90°-переход поступает на вход измерительной волноводной линии PI-7 и далее в исследуемый отрезок волновода. Непосредственно на подвижной каретке измерительной линии расположены указатели положения зонда и ручка перемещения зонда вдоль оси волновода. На подвижной каретке укреплена детекторная головка, которая настраивается на каждой рабочей частоте при помощи двух ручек по максимуму показаний измерительного усилителя. С выхода детектора сигнал подается на вход измерительного усилителя 28-ИМ, который является индикатором величины напряженности суммарного электрического поля в волноводе. Измерения рекомендуется проводить на частотах, указанных далее в табл.1. Нижняя граница определяется близостью к критической частоте волны Н₁₀ в волноводе. Для волновода МЭК-32 критическая частота 2060 МГц. Верхняя граница частоты определяется частотой, за которой выполняются условия распространения не только волны Н_10, но и волны Н₂₀ для волны Н₂₀ (f_кр =4150 МГц).

4. Порядок выполнения работы и обработка экспериментальных результатов

1. Перед началом работы необходимо ознакомиться с методикой измерения параметров, необходимых для расчета, и с описанием установки. Проверить правильность соединений блоков по схеме (рис.7.) Подготовить к работе аппаратуру согласно инструкции, включить аппаратуру и дать ей прогреться в течение 5–10 мин. Убедиться в работоспособности приборов.

2. Настроить генератор ручкой «Настройка» на первую рабочую частоту 2750 МГц. Все органы управления генератора сосредоточена на передней панели. Назначение всех органов управления указано соответствующими надписями. Подключить коаксиальный кабель на выход генератора. Другой выход, если он не используется, закрыть заглушкой и установить аттенюатором «Регулировка входа» максимальное значение, что соответствует положению наименьшей связи неиспользуемого выхода с генератором. Переключатель рода работ поставить в положение – внутренняя модуляция меандром. Установить требуемый уровень мощности на используемом выходе генераторе при помощи соответствующего аттенюатора. Необходимо иметь в виду, что перегрузка генератора (слишком сильная связь с генератором) недопустима, так как колебания могут стать неустойчивыми. Стрелочный индикатор служит для относительной оценки изменения мощности выходов, определения установки максимальной мощности и для контроля отсутствия перегрузки генератора.

3. Настроить детекторную головку измерительной линии PI-7 на рабочую частоту генератора ручками, укрепленными на ней, по максимуму показаний на стрелочном приборе измерительного усилителя 28-ИМ. Поставив ручки декадных переключателей в положение I х 10 х 1000, выставить на верхней шкале усилителя значение U_max =80 х 10⁴ при помощи выходного аттенюатора на генераторе «Регулировка выхода». При перестройке генератора на новую рабочую частоту необходимо вновь настроить детекторную секцию и установить рекомендуемое значение U_max.

4. Измерить положение минимумов поля и «ширину узла» и Z. Для этого поместить зонд измерительной линии в первая минимум поля (отсчет от генератора), записать значение U_min в делениях по верхней шкале усилителя 28-ИМ с учетом положения ручек декадных переключателей, ослабляющих сигнал на выходе усилителя в 10 раз и в 10, 100, 1000 раз. При этой необходимо помнить, что величина сигнала в узле поля может быть близка к нулю на частотах с минимальным затуханием сигнала. Сдвинув зонд влево от узла так, чтобы величина сигнала на усилителе в два раза превысила сигнал в узле, записать положение зонда Z₁ по линейке измерительной линии. Сместить зонд измерительной линии вправо от узла, запасать положение Z₂, в котором U z_1,2=2U_min (рис.7). Измеренные значения записать в табл.1.

Таблица 1

Параметры		Частота f, МГц
	Umin, дел.
	UZ1,2, дел.
	Z1, см
	Z2, см
	l1min, см
	Z1, см
	Z2, см
	l2min, см
	Z, см
	, см
	, см
	КБВ
	, дБ/м
	Vф/C
	Vгр/С

Двигая зонд вдоль оси волновода в сторону от генератора, найти аналогичным образом второй минимум (узел) напряженности электрического поля, зафиксировать значение U_min, а также Z₁ и Z₂.

Измеренные величины позволят рассчитать:

1) ширинy узла Z по формуле (27);

2) положение минимумов по формуле (22);

3) длину волны в волноводе по формуле (21);

4) длину волны генератора Л по формуле (24);

5. коэффициент бегущей волны по формуле (28);

6. 6)затухание по формуле (30);

7) фазовую и групповую скорости по формуле (8) и формуле (9) соответственно.

5.Повторить п.3,4 для частот, указанных в табл.1 .или преподавателем.

6. По данным табл.1 построить графики зависимости Vф/C, V_гр/C и затухания от частоты, полученные на основе экспериментальных данных.

7. Рассчитать и построить теоретические зависимости затухания, фазовой и групповой скоростей по формулам (13), (7), (8), (9) для рабочих частот волновода МЭК-32 Результаты расчетов представить в виде табл.2.

Таблица 2

Параметры		Частота f, МГц
	, см
	, см
	Vф/C
	Vгр/С
	, дБ/м

Значение проводимости для медного волновод а=5,7 х 10⁷ 1/Ом м.

8. Сделать выводы по работе, сравнив теоретические и экспериментальные зависимости.