Предварительное расчетное задание

1. По формулам (3), (4) рассчитать собственные длины волн и частоты цилиндрического резонатора с размерами 3,1 см, 2,14 см для видов колебаний . Определить, какие из этих видов могут быть возбуждены в диапазоне используемого в работе генератора СВЧ (f = 8,15 — 12,05 ГГц).

2. Рассчитать цилиндрического резонатора на виде колебаний .

3. Рассчитать частоту низшего вида колебаний и волновое сопротивление тороидального резонатора: h = 0,83 см, = 0,414 см, = 1,72 см, d = 0,14 см по формулам (5) и (10).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с аппаратурой и элементами экспериментальной установки, порядком ее включения.

2. Измерить резонансные частоты цилиндрического резонатора, для чего настроить генератор на частоту, соответствующую частоте невозмущенного резонатора на одном из видов колебаний; получить на экране индикаторного устройства изображение резонансной кривой резонатора; измерить собственную частоту резонатора путем совмещения частотной метки с вершиной резонансной кривой. Выполнить измерения для всех видов колебаний, попадающих в диапазон рабочих частот генератора.

3. Измерить добротность и характеристическое сопротивление резонатора на виде колебаний согласно описанной выше методике. При измерении сопротивления в качестве возмущающего тела используется стержень из тефлона мм². Коэффициент в (12) принять равным 1.

4. Включить в волноводный тракт тороидальный резонатор и установить границы диапазона качания частоты генератора так, чтобы резонансная частота резонатора оказалась в диапазоне перестройки.

5. Измерить добротность и характеристическое сопротивление резонатора. При расчете по (12) принять = 1,8.

Содержание отчета

1. Эскизы исследуемых резонаторов.

2. Структурная схема экспериментальной установки.

3. Формулы и результаты предварительного расчета собственных частот и параметров цилиндрического и тороидального резонаторов.

4. Результаты измерений и сопоставление их с расчетными данными.

5. Структуры полей в исследуемых резонаторах.

6. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Различия между колебательным контуром и объемным резонатором.

2. Дайте определение основным параметрам объемного резонатора. Исходные формулы для расчета параметров резонаторов.

3. Как зависят параметры резонатора (добротность, характеристическое сопротивление) от его формы? Зависимость эквивалентного и характеристического сопротивлений от места вычисления или измерения в резонаторе.

4. Виды колебаний в волноводных резонаторах. Условие резонанса. Названия видов.

5. Структуры полей видов колебаний в цилиндрическом резонаторе.

6. Структуры токов в стенках резонатора.

7. Почему тороидальный резонатор называется квазистационарным? Другие квазистационарные резонаторы.

8. В чем суть метода эквивалентных схем расчета параметров резонаторов?

9. Методы измерения добротности и характеристического сопротивления резонаторов.

10. В чем суть метода малых возмущений при определении структуры полей в резонаторе?