Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Отчет 2 лабораторная ТЭД

.docx
Скачиваний:
40
Добавлен:
03.10.2022
Размер:
3.74 Mб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Факультет Радиотехнологий связи

Кафедра Радиосистем и обработки сигналов

Дисциплина «Техническая электродинамика»

Лабораторная работа №2

«Исследование электромагнитного поля в прямоугольном волноводе»

Цель работы

  1. Экспериментальное исследование структуры электромагнитного поля волны основного типа H10 и высшего типа H20 в прямоугольном волноводе.

  2. Измерение длины волны в волноводе для волны типа H10.

  3. Изучение зависимости фазовой скорости от частоты волны типа H10.

  4. Исследование отражающего фильтра для подавления нежелательного типа волны.

Схема установки и оборудование

Рисунок 1. Схема лабораторной установки

1. Генератор высокочастотных колебаний.

2. Переменный аттенюатор (который входит в состав генератора).

3. Коаксиальный волновод.

4. Переход с коаксиального волновода на прямоугольный.

5. Прямоугольный волновод.

6. Измерительная линия.

7. Устройство для измерения зависимости амплитуды от поперечной координаты.

8. Короткозамыкающая пластина.

9. Индикатор.

Графическое изображение структуры поля бегущей волны H10 для фиксированного времени.

Рисунок 2. Графическое изображение структуры поля бегущей волны H10 для фиксированного момента времени.

Предварительные расчеты.

1. Определить частотный диапазон одноволнового режима прямоугольного волновода сечением , который заполнен воздухом ( ).

2. Построить зависимость амплитуды электрического поля от координаты x с помощью формулы:

Рисунок 3. Теоретическая зависимость амплитуды электрического поля от координаты x.

3. Для исследуемого волновода рассчитать зависимости Vф(f), Vэ(f) и Λ(f) в интервале частот 2800-3800 МГц через 200 МГц, составить таблицу 2.1 и построить графики.

Таблица 2.1

f, МГц

λрасч, м

Λрасч, м

Vф расч, м/с

Vэ расч, м/с

Λэксп, м

Vф эксп, м/с

Vэ эксп, м/с

2800

0,1071

0,17

449016704,89

200437977,07

0,19

5.32*108

1,7*108

3000

0,1000

0,14

416929375,70

215863897,45

0,14

4.2*108

2.23*108

3200

0,0938

0,12

395235049,54

227712598,12

0,12

3.84*108

2,3*108

3400

0,0882

0,11

379611995,61

237084183,43

-

-

-

3600

0,0833

0,1

367855386,86

244661362,09

-

-

-

3800

0,0789

0,09

358715494,92

250895211,60

-

-

-

Рисунок 4. Зависимость фазовой скорости и скорости распространения энергии от частоты.

Рисунок 5. Длины волны в волноводе от частоты.

Расчетные формулы

;

4. Определим частотную границу, начиная с которой по рассматриваемому волноводу может распространяться бегущая волна типа :

Для волны типа

Результаты измерений

Таблица 2.2

x, мм

α(x), мВ

√α(x)/αmax

0

0

0

10

2,6

0,51

15

4,7

0,69

20

7

0,84

25

8,4

0,92

30

9,5

0,98

35

9,9

1

40

9,7

0,99

45

8,9

0,95

50

7,6

0,88

55

5,5

0,75

60

2,8

0,53

65

0,6

0,25

Рисунок 6. Теоретическая и экспериментальная зависимость амплитуды электрического поля от координаты x.

f1 = 2800 Мгц

Таблица 2.3

z, мм

α(z),мВ

√α(z)/αmax

40

0,05

0,092

45

0,01

0,041

55

0,01

0,041

65

1

0,415

75

4,1

0,840

85

5,5

0,973

95

5,8

1

105

4,7

0,9

120

1,25

0,464

135

0,01

0,041

140

0,6

0,321

Рисунок 7. График экспериментальной и теоретической зависимости кривой Em(z)/Emмакс.

Определим длину волны в волноводе из рисунка 7:

Λ ≈ 190 мм

Vф = Λ*f1 = 5.32*108 м/с

Vэ = c2/ Vф = 1.7*108 м/с

f = 3000 Мгц

Таблица 2.3

z, мм

α(z),мВ

√α(z)/αmax

30

0.05

0.13

40

0.02

0.085

50

0.1

0.19

60

1.7

0.78

70

2.7

0.98

80

2

0.89

90

0.15

0.23

100

0.02

0.085

110

0.02

0.085

120

0.2

0.27

Рисунок 8. График экспериментальной и теоретической зависимости кривой Em(z)/Emмакс.

Определим длину волны в волноводе из рисунка 8:

Λ ≈ 140 мм

Vф = Λ*f1 = 4.2*108 м/с

Vэ = c2/ Vф = 2.23*108 м/с

f = 3200 Мгц

Таблица 2.3

z, мм

α(z),мВ

√α(z)/αmax

70

0,6

0,258

80

0,03

0,057

90

0,5

0,235

105

7,9

0,936

115

9

1

125

5

0,745

130

1,3

0,38

140

0,03

0,2057

150

1,5

0,408

Рисунок 9. График экспериментальной и теоретической зависимости кривой Em(z)/Emмакс.

Определим длину волны в волноводе из рисунка 9:

Λ ≈ 120 мм

Vф = Λ*f1 = 3.84*108 м/с

Vэ = c2/ Vф = 2.3*108 м/с

Экспериментальные зависимости скорости распространения энергии и фазовой скорости.

Рисунок 10. Экспериментальная зависимость скорости распространения энергии и фазовой скорости от частоты.

Экспериментальная зависимость длины волны в волноводе.

Рисунок 11. Экспериментальная зависимость длины волны в волноводе от частоты.