5 Завдання підвищеної складності

5.1 Виконавши відповідне дослідження на екстремум, отримати формулу і розрахувати розміри коаксіального хвилеводу з повітряним заповненням, за яких досягається значення граничної потужності.

5.2 Розрахувати і побудувати графік залежності коефіцієнта загасання від відношення . Знайти відношення розмірів, при якому досягається мінімум .

5.3 За даним 5.1, 5.2 знайти і обчислити середнє арифметичне значення хвильових опорів коаксіального хвилеводу з повітряним заповненням. Дати інженерну оцінку кінцевому результату.

6 Питання та завдання для захисту звіту

6.1 Пояснити методику виконання вимірів .

6.2 Перелічити і пояснити особливості лінії передачі без дисперсії.

6.3 Пояснити різницю результатів у таблиці згідно з 4.13.

6.4 Дати визначення і розкрити фізичний сенс параметрів, перелічених в 4.12, 4.14.

6.5 Пояснити характер графіків, розрахованих згідно з 4.14.

6.6 Скласти таблицю, стовпці якої мають такі заголовки: лінія передачі; найнижчий тип хвилі і формула для розрахунку критичної довжини хвилі; найближчий вищий тип хвилі і формула для розрахунку критичної довжини хвилі; умова вибору розмірів поперечного перерізу; формула для розрахунку хвильового опору.

6.7 Зобразити структуру поля -хвилі у коаксіальному хвилеводі і несиметричній стрічковій лінії в режимах біжучої хвилі, короткого замикання, холостого ходу.

6.8 Зобразити лінії струмів при збудженні -хвилі у коаксіальному хвилеводі і в несиметричній стрічковій лінії в режимах за п. 6.7.

6.9 Вказати галузі використання коаксіального хвилеводу і стрічкових ліній.

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 4

Лінія передачі з дисперсією

(на прикладі однохвилевого прямокутного хвилеводу)

1 Завдання на самостійну позааудиторну роботу

1.1 Вивчити літературу до розділу 6 [2, c. 70 – 76; 4, с. 31 – 34] і до розділу 7 [1, c. 82 – 88; 4, с. 53 – 60 ]. Ознайомитися з описом лабораторної установки.

1.2 Виконати індивідуальне завдання до розділу 6 [2, c. 76 – 81] і до розділу 7 [2, c. 88 – 95].

2 Контрольні питання для допуску до аудиторної роботи

2.1 Різниця між хвилеводом і відкритою лінією передачі.

2.2 Визначення критичної частоти.

2.3 Формули для розрахунку довжини хвилі у лінії передачі: а) з дисперсією; б) без дисперсії.

2.4 Визначення -хвилі.

2.5 Прямокутний хвилевід: критична довжина хвилі, основний тип хвилі, структура поля, лінії струмів.

2.6 Призначення, конструкція і методика настроювання вимірювальної лінії.

2.7 Опис лабораторної установки.

2.8 Порядок виконання роботи.

3 Опис лабораторної установки

Усі елементи передавального тракту з’єднані послідовно (рис. 2.1): генератор НВЧ 1, феритовий вентиль 2, регульований атенюатор 3, вимірювальна лінія 4, короткозамкнене навантаження 5. Індикаторна головка вимірювальної лінії підключена до вимірювача відношення напруг 6. Для роботи на пристрої необхідно вивчити інструкції з експлуатації генератора за додатком В, вимірювальної лінії за А.1, вимірювача відношення напруг за додатком Б. Регульований атенюатор 3 використовується під час виконанні завдання підвищеної складності.

Рисунок 2.1 – Функціональна схема установки для дослідження

прямокутного хвилеводу

Під час роботи на установці визначаються основні параметри, які характеризують лінію передачі з дисперсією, а також з’ясовуються принципово важливі дані у випадку залежності цих параметрів від частоти.

4 Порядок виконання роботи

4.1 Підготувати установку до роботи, увімкнути до мережі генератор і поміряти відношення напруг. Прогріти апаратуру протягом 15 хв.

4.2 Ознайомитися з інструкцією з експлуатації НВЧ генератора, встановленого на робочому місті.

4.3 Враховуючи розміри поперечного перерізу прямокутного хвилеводу розрахувати критичну довжину хвилі і критичну частоту де

4.4 Встановити частоту генератора

4.5 Настроїти вимірювальну лінію на вибрану частоту, підготувати до роботи вимірювач відношення напруг.

4.6 Виміряти довжину хвилі у хвилеводі згідно з А.1.6.

4.7 Виміряти залежність довжини хвилі у хвилеводі від частоти, для цього повторити операції згідно з 4.4 – 4.6, підвищуючи частоту з кроком приблизно до значення _, але не менше 10 частот. Крок зміни частоти не обов’язково витримувати однаковим. У таблицю занести значення та довжини хвилі у необмеженому просторі

4.8 Побудувати графіки залежностей від частоти, використовуючи експериментальні дані з 4.7. Тут і надалі на графіках виділяти значення .

4.9 Розрахувати та зобразити на окремому графіку залежність фазової швидкості і швидкості перенесення енергії від частоти. У формули

підставити експериментальні дані згідно з 4.7.

4.10 Розрахувати та побудувати графіки залежностей від частоти коефіцієнта фази характеристичного опору хвилі і хвильового опору

де – характеристичний опір вільного простору.

4.11 Для граничних частот смуги, де виконується експеримент, знайти значення граничної і допустимої потужності. У формули

підставити у сантиметрах розміри поперечного перерізу хвилеводу, тоді значення потужності буде у кіловатах.

4.12 Розрахувати і зобразити разом з експериментальними даними (на графіках згідно з 4.8 – 4.10) криві теоретичних залежностей від частоти довжини хвилі у необмеженому середовищі і довжини хвилі у хвилеводі (мм)

де – частота в ГГц,

а також фазової швидкості, швидкості перенесення енергії, коефіцієнта фази, характеристичного і хвильового опорів. На граничних частотах смуги, у якій виконується експеримент, знайти значення граничної і допустимої потужності. При заповненні хвилеводу повітрям прийняти .

4.13 На нижній граничній частоті визначити значення параметрів при заповненні хвилеводу діелектриком з відносною діелектричною проникністю , де – число місяця у день виконання лабораторної роботи. Результат надати у вигляді таблиці, в яку занести значення параметрів і для згідно з 4.12.

4.14 Скласти перелік головних технічних характеристик досліджуваного хвилеводу і вказати числові значення.