лаб4 / 4
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра МВЭ
отчет
по лабораторной работе №4
по дисциплине «Электродинамика»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЁМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ
Студент гр. 2202 |
|
Михеев Д. А. |
. |
|
Николаев А. В. |
||
Преподаватель |
|
Коломийцев А. А. |
|
|
Санкт-Петербург
2024 г.
Цель работы: Изучение характеристик и параметров объемных резонаторов, методов их измерений, а также исследование различных видов колебаний в цилиндрическом, коаксиальном и тороидальном объемных резонаторах. Изучение методики идентификации видов колебаний в резонаторах.
Описание измерительной установки
Функциональная схема измерительной установки показана на рис. 1. В ее состав входят исследуемый резонатор 1 с детекторной головкой 2, генератор качающейся частоты (ГКЧ) 3, панорамный измеритель 4, цифровой частотомер 5. Тракт СВЧ выполнен из коаксиальных линий передачи. Направленные ответвители 6 и 7 служат для разделения падающей и отраженной волн. Для исключения влияния отраженных волн на ГКЧ в измерительную схему включен СВЧ вентиль 8. Резонатор включен в тракт СВЧ по схеме четырехполюсника.
Рис. 1. Схема установки
Обработка измерений
Для цилиндрического резонатора:
Таблица 1.
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2,405 |
5,520 |
8,654 |
3,832 |
7,016 |
10,174 |
1 |
3,862 |
7,016 |
10,174 |
1,840 |
5,335 |
6,705 |
2 |
5,135 |
8,417 |
11,620 |
3,054 |
6,705 |
9,969 |
3 |
6,380 |
9,761 |
13,016 |
4,201 |
8,015 |
11,346 |
Для коаксиального резонатора:
Таблица 2.
|
|
|
0 |
3,095 |
3,272 |
1 |
3,272 |
2,136 |
2 |
3,740 |
3,910 |
Для тороидального резонатора:
Таблица 3. Сравнение экспериментальных и расчетных значений.
Цилиндрический резонатор |
||||||||
Волна |
f1, ГГц |
f2, ГГц |
fr, ГГц |
f(теор), ГГц |
Q(эксп) |
Q(расчет) |
p(теор) |
ΔQ |
E010 |
2.67 |
2.57 |
2.56 |
2.61 |
25.3 |
18949 |
231.5 |
18923.7 |
E011 |
3.75 |
3.76 |
3.76 |
3.77 |
289.5 |
- |
|
|
H111 |
3.36 |
3.37 |
3.37 |
3.38 |
323.0 |
- |
|
|
Таблица 4. Сравнение экспериментальных и расчетных значений.
Коаксиальный резонатор |
|||||
Волна |
f1, ГГц |
f2, кГц |
fr, кГц |
f(теор) |
Q(эксп) |
T1 |
2.65 |
2.65 |
2.65 |
2.72 |
848.14 |
H111 |
3.27 |
3.27 |
3.27 |
3.24 |
379.50 |
E010 |
3.98 |
3.99 |
3.99 |
3.89 |
402.17 |
Таблица 5. Сравнение экспериментальных и расчетных значений.
Тороидальный резонатор |
|||||||||
f1, ГГц |
f2, ГГц |
fr, ГГц |
f(расчет), ГГц |
Q(теор) |
Q(эксп) |
p(теор) |
p(эксп) |
|ΔQ| |
|Δp| |
2.99 |
2.99 |
2.99 |
3.01 |
6028 |
687 |
202.1 |
194.4 |
5341 |
163.4 |
Рис 2. Картины поля исследованных колебаний цилиндрического резонатора
Выводы:
Мы рассчитали и определили экспериментально резонансные частоты для коаксиального, цилиндрического и тороидального резонаторов: экспериментальные значения резонансных частот совпадают достаточно точно. Так же мы убедились, что цилиндрический и коаксиальный резонаторы имеют не одну резонансную частоту, которые соответствуют различным типам колебаний. Оценка погрешностей для добротности (Q) сильно отличается от эксперимента, а для волнового сопротивления для тороида () не сильно отличается в эксперименте.