Содержание отчета

1. Расчеты и рисунки, выполненные по разделу «Домашнее задание».

2. Расчеты и рисунки, полученные при выполнении раздела «Порядок выполнения лабораторной работы».

3. Краткая сводка результатов всех проведенных измерений и расчетов.

4. Выводы по полученным результатам (краткое сравнение теоретических и экспериментальных данных с необходимыми пояснениями).

Контрольные вопросы

1. Как показать, что электромагнитное поле волны H₁₀ не может иметь компоненты электрического поля E_x?

2. Почему фильтр с щелями, параллельными узкой стенке волновода, препятствует распространению волны типа H₁₀ в прямоугольном волноводе?

3. Почему наиболее интенсивное возбуждение волновода получается при расстоянии между поршнем и штырем примерно кратным нечетному числу четвертой длины волны в волноводе?

4. Как влияют размеры волновода на длину волны в волноводе при неизменной частоте электромагнитных колебаний?

5. Как изменится затухание волновода в случае волны H₁₀, если увеличить размер а волновода, размер b волновода?

6. Какая волна в прямоугольном волноводе является основной для волн электрического поля и почему?

Лабораторная работа № 3 объемный резонатор

Цель работы: изучить резонансные свойства объемного резонатора, определить ширину его полосы пропускания и добротность.

Краткие теоретические сведения

В диапазоне СВЧ трудно (а то и просто невозможно) создать колебательные контуры из сосредоточенных элементов с высокой добротностью. Поэтому в этом диапазоне колебательные системы строят из элементов с распределенными параметрами (отрезки двухпроводной, коаксиальной, полосковой линии, волноводов и др.). Из уравнения Максвелла следует, что в изолированном от внешнего пространства объеме, заполненном средой без потерь (как и в объемном контуре без потерь), может существовать, незатухающий колебательный процесс. Такие системы получили название объемных резонаторов. Например, резонатором будет объем, ограниченный со всех сторон металлической поверхностью (короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии или металлического волновода).

Основным преимуществом объемных резонаторов по сравнению с контурами из сосредоточенных элементов является отсутствие потерь на излучение вследствие полной экранировки поля стенками резонатора и отсутствия потерь в диэлектрике, так как принципиально введение диэлектриков внутрь резонатора не является необходимым.

Тепловые потери в металлической оболочке резонатора также значительно меньше, чем в проводниках обычных контуров из сосредоточенных элементов, благодаря большой внутренней поверхности, по которой протекают высокочастотные токи.

Следует отметить, что в отличие от обычных контуров объемные резонаторы резонируют не на одной частоте, а на бесконечном множестве дискретных частот. Причем каждой резонансной частоте соответствует определенная структура поля в резонаторе. Низшим колебанием называют такое, которому при заданных размерах резонатора соответствует минимальная резонансная частота. Если резонансные частоты двух или нескольких видов колебаний равны между собой, то такие виды колебаний называются вырожденными.