lab3TED

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

Факультет Радиотехнологий связи

Кафедра Радиосистем и обработки сигналов

Дисциплина «Техническая электродинамика»

Лабораторная работа №3

«Исследование электромагнитного поля в круглом волноводе»

Выполнил студент группы РЦТ-01

Фомин П.В.

Цель работы

1. Экспериментальное исследование структуры электромагнитного поля волны основного типа H₁₁ и волны первого высшего типа E₀₁ в круглом волноводе.

2. Измерение длины волны в волноводе для волн типов H₁₁ и E₀₁.

Схема установок и оборудование

Рис 1. Схема лабораторной установки для исследования основной волны H₁₁

Рис 2. Схема лабораторной установки для исследования волны E₀₁

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

Графическое изображение структуры поля бегущих волн E₀₁ и H₁₁

Рис 3. Графическое изображение структуры поля поля бегущих волн E₀₁ и H₁₁

Предварительные расчеты

1. Диапазон частот

Гц

Гц

2. Теоретическая 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

Рис 4. теоретическая зависимость нормированного значения от угла для волны H₁₁

3. Длина волны

f = 8700 МГц

Для

Для

Результаты измерений

1. Распределение амплитуды вектора E волны H₁₁ вдоль продольной оси z волновода в режиме стоячей волны

z, мм	α(z),мВ
0	6,2	0,63
15	7,5	0,7
30	15,5	1
45	8,7	0,75
60	6,2	0,63
75	0,7	0,21

Рис 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 ≈ 150 мм = 0,15 м

2. Распределение амплитуды вектора E волны типа H₁₁ по радиальной координате φ

, о	α( ), мВ
0	0,77	1
30	0,57	0,86
60	0,35	0,67
90	0,1	0,36
120	0,54	0,83
150	0,7	0,95
180	0,7	0,95

Рисунок 5. Теоретическая и экспериментальная зависимость амплитуды вектора E волны H₁₁ по радиальной координате φ

3. Распределение амплитуды вектора E волны типа E₀₁ по радиальной координате φ

φ, о	α(φ)
0	1,8	1
30	1,6	0,94
60	1,5	0,91
90	1,45	0,89
120	1,3	0,85
150	1,3	0,85
180	1,2	0,82

Рисунок 7. График распределения амплитуды вектора E волны типа E₀₁ по радиальной координате φ.

Контрольные вопросы

1. Какие типы волн могут существовать в круглом волноводе?

Волны типа Н_mn и E_mn

2. Напишите условие распространения и отсутствия распространения волн H₁₁ и E₀₁ в круглом волноводе.

2,06a< λ< 2,61a

3. Какая волна является основной в круглом волноводе и почему?

Для круглого волновода основной волной является Н₁₁.

4. Какой тип волны является первым высшим типом в круглом волноводе?

Тип волны Е₀₁.

5. Напишите условия одноволнового режима круглого волновода.

2,61a< λ< 3,41a

6. Поясните принцип действия плавного перехода, используемого для возбуждения волны H₁₁.

В переходе осуществляется постепенная деформация прямоугольного поперечного сечения в круглое, при котором распределение поля Н₁₀ плавно трансформируется в распределение поля Н₁₁ круглого волновода.

7. Изобразите структуру поля волны H₁₁ и объясните ее особенности.

8. Почему волна E₀₁ называется осесимметричной?

Из-за отсутствия зависимости от азимутального угла, т. е. симметрия относительно оси z.

9. Изобразите структуру поля волны E₀₁ и объясните его особенности.

10. Поясните, каким образом возбуждается волна E₀₁ в данной работе.

При помощи главного перехода.

11. Каковы условия распространения в волноводе только двух волн H₁₁ и E₀₁?

2,06a< λ< 2,61a

12. Определите по рис. 3.2 направления распространения бегущих волн H₁₁ и E₀₁.

В направление оси z