5 Завдання підвищеної складності
5.1
Вивчити особливості експерименту згідно
з 5.2-5.4 і виміряти власну
,
навантажену
і зовнішню
добротності прямокутного резонатора
методом вимірювання повного опору. Цей
метод може бути реалізований різними
шляхами, зокрема: а) шляхом вимірювання
КСХ;
б) шляхом вимірювання зсуву фази.
5.2
Визначення добротності резонатора
методом вимірювання повного опору
починають з ретельного настроювання
резонатора у резонанс. Вимірюють КСХ
при
резонансі
і повністю розстроюють резонатор. Якщо
резонатор не перестроюється, встановлюють
частоту генератора, яка віддалена досить
далеко від резонансної частоти. При
цьому лінія передачі стає навантаженою
на чисто реактивний опір. Методом “вилки”
згідно з А.1.2 знаходять положення вузла
стоячої хвилі при розстроюванні
резонатора і записують відлік
.
Потім
встановлюють рівень зв’язку і значення
коефіцієнта зв’язку
резонатора з лінією. Якщо
,
зв’язок називають критичним, при
–
менше критичного, при
–
більше критичного. Помістивши зонд
вимірювальної лінії у положення
,
настроюють резонатор (або змінюють
частоту) на максимум показань на зонді.
Це буде еквівалентно настроюванню
резонатора в резонанс. Зміщуючи зонд в
положення
,
визначають наявність вузла або пучності
стоячої хвилі.
За наявності вузла зв’язок є менше
критичного і
,
а за наявності пучності –
більше критичного і
.
Якщо в положенні
немає екстремуму стоячої хвилі, то це
вказує на неточність виконання попередніх
операцій.
5.3
Вимірювання добротності на основі
вимірювань
виконують при малих значеннях коефіцієнта
зв’язку резонатора з лінією, тобто при
великих значеннях
.
Рівень зв’язку і значення коефіцієнта
зв’язку визначають згідно з методом,
який викладений в 5.2. Потім обчислюють
значення
у точках половинної потужності:
для
;
для
;
для
.
Поблизу
резонансної частоти в обидва боки від
неї проводять вимірювання залежності
від частоти. Крок вимірювання частоти
підбирають невеликим. При воронкоподібній
залежності вимірювання виконані
правильно. Побудувавши відповідний
графік, знаходять частоти
,
у точках половинної потужності для
конкретної добротності. Тоді
5.4
Вимірювання добротності на підставі
зміни зсуву фази виконують, коли
коефіцієнт зв’язку резонатора з лінією
близький до одиниці, тобто при малих
значеннях
.
Рівень зв’язку і значення коефіцієнта
зв’язку визначають згідно з методикою,
яка викладена в 5.2. Зонд вимірювальної
лінії переміщують в положення вузла
стоячої хвилі при розстроюванні
.
Методом вилки за А.1.2 вимірюють залежність
положення вузла
стоячої хвилі від частоти, причому на
кожній частоті додатково вимірюють
довжину хвилі в лінії передачі,
розраховують коефіцієнт фази
і зсув фази
,
де
–
положення
вузла при резонансі. Будують графік
залежності
від відносного розстроювання
.
Якщо резонатор перестроювальний, зручно
на резонансній частоті змінювати його
довжину за аналогією з 4.6.
При
зв’язку менше критичного з графіка
знаходять значення розстроювання в
точці перетинання кривої з рівнем 5/4
рад (або 3/4)
і розраховують крутість кривої
при резонансі і власну добротність
за формулами
; 
.
При зв’язку більше критичного з графіка знаходять значення розстроювання в точці перетинання кривої з рівнем -/2 рад. (або +/2). Тоді:
; 
.
При будь-якому рівні зв’язку навантажена і зовнішня добротність обчислюється за формулами
; 
.
6 Питання та завдання для захисту звіту
6.1 Пояснити методику виконання вимірювань і .
6.2 Вказати основний тип коливань, найближчий вищий тип коливань, вироджені коливання за результатами розрахунків згідно з 4.4.
6.3 Перелічити особливості напівхвильових і чвертьхвильових резонаторів.
6.4 Зобразити конструкції резонаторів на прямокутних, круглих і коаксіальних хвилеводах.
6.5 Сформулювати вимоги до обробки поверхонь резонаторів.
6.6 Правила встановлення елементів зв’язку резонатора з лінією передачі.
6.7 Навести топологію і еквівалентні схеми друкованих і об’ємних резонаторів.
6.8 Зобразити структуру поля і лінії струмів основних типів коливань у напівхвильових резонаторах на лініях передачі різних видів.
6.9
Пояснити вибір довжини резонатора при
збудженні коливань типу
з р=0.
6.10 Зобразити конструкцію індикаторної головки вимірювальної лінії. Пояснити призначення основних елементів.
Л а б о р а т о р н а р о б о т а 8
ЕЛЕМЕНТАРНІ ВИПРОМІНЮВАЧІ
1 Завдання на самостійну позааудиторну роботу.
1.1 Вивчити літературу про основи теорії випромінювачів [4, c. 194 – 203].
1.2 Ознайомитися з описом лабораторної установки.
2 Контрольні питання для допуску до аудиторної роботи.
2.1 Поняття випромінювача (антени).
2.2 Дальня зона антени.
2.3 Діаграма спрямованості. Ширина головної пелюстки.
2.4 Поняття елементарного випромінювача.
2.5 Методика вимірювання діаграми спрямованості.
2.6 Порядок виконання роботи.
3 Опис лабораторної установки.
3.1 Лабораторна установка (рис. 2.4) для дослідження діаграм спрямованості найпростіших випромінювачів складається з передавального і приймального блоків.
1 – генератор, 2 – передавальна антена, 3 – досліджуваний випромінювач,
4 – детектор або детекторна секція, 5 – з’єднувальний кабель, 6 – підсилювач
Рисунок 2.4 – Функційна схема установки для дослідження спрямованих
властивостей елементарних випромінювачів
Передавальний блок має генератор гармонійних коливань дециметровому діапазоні довжин хвиль, підключений до передавальної антени за допомогою коаксіального кабелю. Приймальний блок складається з досліджуваного елементарного електричного випромінювача (вібратор Герца), розміщеного на штативі з обертовою головкою, детектора і вимірювального підсилювача.
Рівень сигналу на виході вимірювального підсилювача визначається за показаннями стрілкового приладу, що входить до складу вимірювального підсилювача. Через те що детектор приймального блоку працює в режимі детектування слабких сигналів, його детекторна характеристика близька до квадратичного. Тому показання приладу пропорційні квадрату напруженості поля.
Під час дослідження властивостей щілинної антени лабораторна установка складається з генератора сантиметрового діапазону, навантаженого рупорною антеною (передавальний блок) і досліджуваної щілинної антени, детекторної секції та вимірювального підсилювача (приймальний блок).
При вимірюванні діаграми спрямованості щілинної антени без впливу навколишніх предметів досліджуваний випромінювач і передавальний рупор поміщають у безехову камеру.
3.2 Методика підготовки установки до роботи та вимірювання основних параметрів антен і випромінювачів, таких як діаграма спрямованості, ширина головної пелюстки тощо, наведені у Додатку Е.