У зоні фраунгофера

1 Завдання до самостійної позааудиторної роботи

1.1 Вивчити розділи курсу "Дифракція електромагнітних хвиль у зоні Фраунгофера" і "Теорема взаємності" за конспектом лекцій і літературою [8, с. 229 –239].

1.2 Ознайомитися з методикою вимірювання діаграми спрямованості випромінювачів (додаток Е).

2 Контрольні запитання для допуску до аудиторної роботи

2.1 Сформулюйте можливі постановки задач дифракції.

2.2 Метод Гюйгенса – Кірхгофа (метод фізичної оптики).

2.3 Принцип Гюйгенса – Френеля

2.4 Ідеальна поверхнева антена.

2.5 Критерій Релея.

2.6 Сутність принципу Бабіне.

3 Опис лабораторної установки

3.1 У роботі експериментально перевіряється електродинамічний принцип побудови спрямованих випромінювачів шляхом вимірювання амплітудних діаграм спрямованості круглого і квадратного отворів, прорізаних у провідному екрані.

Експериментально перевіряється і залежність амплітуди поля випромінювання від відстані і твердження теореми взаємності про те, що передавання електромагнітних хвиль між двома довільними точками взаємне, коли передавач і приймач міняються місцями в лінійному та ізотропному середовищі.

Лабораторна установка (рис. 2.5) для дослідження діаграм спрямованості отворів у екрані складається з передавального і приймального блоків.

1 – генератор, 2 – передавальна рупорна антена, 3 – екран з отвором, 4 – приймальна рупорна антена, 5 – детектор, 6 – з’єднувальний кабель, 7 – підсилювач

Рисунок 2.5 – Функційна схема установки для дослідження спрямованих

властивостей отворів у екрані

Передавальний блок має генератор гармонійних коливань, що працюють на довжині хвилі  = 3 см, підключений до передавальної рупорної антени з розкривом 6х6 см². На відстані 50 см від передавальної антени знаходиться екран із круглим або квадратним отвором, встановлений на поворотному столі.

Приймальний пристрій складається з приймальної рупорної антени з розкривом 6х6 см², детектора і вимірювального підсилювача. Детектор працює в режимі детектування слабких сигналів, тобто його характеристика близька до квадратичної. З цієї причини показання індикатора підсилювача  пропорційні квадрату напруженості електричного поля Е. Розкрив (апертура) приймальної рупорної антени віддалений від розкриву отвору на відстань понад 50 см.

3.2 Правила роботи на установці викладені у додатку Е.

3.3 Дослідження залежності напруженості поля від відстані проводиться на другому робочому місці. Тут лабораторна установка зібрана на основі панорамного вимірювача Р2-61. За допомогою цього приладу вимірюється коефіцієнт передачі за потужністю між двома випромінювачами, якими є відкриті кінці хвилеводів вхідного і вихідного спрямованих відгалужувачів приладу Р2-61. Змінюючи відстань r між антенами, можна виміряти залежність коефіцієнта передачі від відстані і за отриманими даними побудувати криву нормованої амплітуди напруженості поля від відстані де відповідно коефіцієнт передачі і напруженість поля при мінімальній відстані .

3.4 За допомогою даної установки можна перевірити і висновки теореми взаємності, використовуючи дві антени – рупорний випромінювач і відкритий кінець хвилеводу. Для цього потрібно при фіксованій відстані між передавальною і приймальною антенами провести два вимірювання коефіцієнта передачі, використовуючи рупорну антену один раз як передавальну, а другий – як приймальну.