Отчет 3 лабораторная ТЭД
.docxФЕДЕРАЛЬНОЕ 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 №3
«Исследование электромагнитного поля в круглом волноводе»
Цель работы
Экспериментальное исследование структуры электромагнитного поля волны основного типа H11 и волны первого высшего типа E01 в круглом волноводе.
Измерение длины волны в волноводе для волн типов H11 и E01.
Схема установок и оборудование
Рисунок 1. Схема лабораторной установки для исследования основной волны H11.
1. Генератор высокочастотных колебаний.
2. Коаксиальный волновод.
3. Переход с коаксиального волновода на прямоугольный.
4. Прямоугольный волновод.
5. Плавный переход.
6. Круглый волновод.
7. Вращающееся соединение.
8. Измерительная линия
9. Короткозамыкающая пластина.
10. Индикатор.
Рисунок 2. Схема лабораторной установки для исследования волны E01.
Графическое изображение структуры поля бегущих волн E01 и H11.
Рисунок 3. Графическое изображение структуры поля поля бегущих волн E01 и H11.
Предварительные расчеты.
1.
Для круглого волновода, заполненного
воздухом и имеющего радиус
, с помощью формул
и
рассчитать диапазоны частот, в пределах
которых в волноводе могут распространятся:
а) только основная волна H11;
б) только волны H11
и
E01.
2.
По формуле
рассчитать и построить теоретическую
зависимость нормированного значения
от угла
для волны H11
в интервале
.
|
|
1 |
0 |
0,9848 |
10 |
0,939693 |
20 |
0,866025 |
30 |
0,766044 |
40 |
0,642788 |
50 |
0,5 |
60 |
0,34202 |
70 |
0,173648 |
80 |
0 |
90 |
0,173648 |
100 |
0,34202 |
110 |
0,5 |
120 |
0,642788 |
130 |
0,766044 |
140 |
0,866025 |
150 |
0,939693 |
160 |
0,984808 |
170 |
1 |
180 |
Рисунок 4. теоретическая зависимость нормированного значения от угла для волны H11.
3.
Для частоты f
= 8700 МГц рассчитать длину волны в волноводе
для волн основного типа H11
и первого высшего типа
по формулам:
;
Для
Для
Результаты измерений
1. Исследование волны H11.
1.Распределение амплитуды вектора E волны типа H11 по радиальной координате φ.
Таблица 3.1
, о |
α( ), мВ |
|
0 |
8,9 |
1 |
30 |
7,9 |
0,942 |
60 |
3,6 |
0,675 |
90 |
0,4 |
0,211 |
120 |
4,9 |
0,742 |
150 |
8,0 |
0,95 |
180 |
8,5 |
0,98 |
Рисунок 5. Теоретическая и экспериментальная зависимость амплитуды вектора E волны H11 по радиальной координате φ.
Распределение амплитуды вектора E волны H11 вдоль продольной оси z волновода в режиме стоячей волны.
Таблица 3.2
z, мм |
α(z),мВ |
√α(z)/αmax |
30 |
0,0 |
0 |
32 |
3,6 |
0,63 |
35 |
8,1 |
0,94 |
37 |
8,5 |
0,966 |
40 |
9,1 |
1 |
43 |
8,5 |
0,966 |
45 |
8,0 |
0,937 |
47 |
7,8 |
0,926 |
50 |
5,9 |
0,805 |
55 |
0,0 |
0 |
Рисунок 6. График распределения амплитуды вектора E волны H11 вдоль продольной оси z волновода в режиме стоячей волны.
Определим длину волны в волноводе из рисунка 6:
Λ ≈ 60 мм = 0.060 м
2. Исследование волны E01.
1. Распределение амплитуды вектора E волны типа E01 по радиальной координате φ.
Таблица 3.3
φ, о |
α(φ) |
|
0 |
8,0 |
1 |
30 |
8,0 |
1 |
60 |
7,8 |
0.987 |
90 |
7,8 |
0.987 |
120 |
7,7 |
0.981 |
150 |
7,4 |
0.961 |
180 |
7,1 |
0.942 |
Рисунок 7. График распределения амплитуды вектора E волны типа E01 по радиальной координате φ.
2. Распределение амплитуды вектора E волны E01 вдоль продольной оси z волновода в режиме стоячей волны.
Таблица 3.4
-
z, мм
α(z)
27
0,0
0
32
2,3
0.52
37
5,3
0.789
42
6,5
0.874
43
6,7
0.888
50
7,1
0.913
55
7,7
0.951
58
8,5
1
59
7,6
0.946
60
7,1
0.914
61
5,8
0.826
63
0,0
0
Рисунок 8. График распределения амплитуды вектора E волны E01 вдоль продольной оси z волновода в режиме стоячей волны.
Определим длину волны в волноводе из рисунка 8:
Λ ≈ 87 мм = 0.087 м