Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
___________________________________________________________________
Факультет
«Радио и телевидение»
Кафедра
«Техническая электродинамика и антенны (ТЭДиА)»
Лабораторная работа №12 по дисциплине «Устройства СВЧ и линии передачи»
«Измерение сопротивления нагрузки и настройка волноводной линии в режим бегущей волны»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преподаватель |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2024
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются: ознакомление с методикой измерения эквивалентных сопротивлений волновода по найденному распределению амплитуды поля в волноводе; приобретение навыков использования круговой диаграммы полных сопротивлений; ознакомление с методикой настройки волноводов в режим бегущей волны путём включения неоднородности.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1.Исходные данные
(0.05,0.10 0.5) λ – диапазон изменения сечения сопротивления;
КБВ 0.25 |
– коэффициент бегущей волны; |
l_λ 0.2 |
– отношения длины волны к смещению узла в линии; |
К нагрузке |
– заданное направление смещения. |
2.2. Расчёт полных сопротивлений
Так как заданно смещение к нагрузке, на диаграмме полных сопротивлений необходимо двигаться в обратную сторону: к генератору.
На диаграмме пунктирные линии обозначают КБВ, сплошные линии из центра – активная часть сопротивления, сплошные линии из краёв диаграммы – реактивная часть сопротивления (отрицательна в левой части диаграммы и положительна в правой).
4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Im(Z) |
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Re(Z) |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.05 |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
0.25 |
0.3 |
0.35 |
0.4 |
0.45 |
0.5 |
-0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lλ |
|
|
|
|
|
2.3. Согласование нагрузки |
|
|
|
|
|
||||
Для этого необходимо на диаграмме полных сопротивлений отметить заданное смещение. Потом от него отступить 25 единиц далее по диаграмме (то есть получится прямая линия на обе части диаграммы). По отложенной линии померить параметры нагрузки.
Zнагр 0.275-0.3 i – получившиеся сопротивление.
Далее необходимо найти точки для включения штыря и диафрагмы. Считается, что активное сопротивление у них равно единице, так что необходимо на диаграмме отметить две точки пересечения окружности с активным сопротивлением в единицу и заданного КБВ. Далее найти место выбирается следующим образом: штырь имеет положительную реактивность, так что на диаграмме выбирается точка с отрицательной проводимостью; диафрагма имеет отрицательную реактивность, так что выбирается точка с положительной реактивностью. Итого:
Zшт 1-1.5 i |
lλ2 0.32 |
– значение сопротивления и смещения |
|
|
для штыря; |
Zдиаф 1+1.5 i |
lλ1 0.176 |
– значение сопротивления и смещения |
|
|
для диафрагмы. |
2.4. Диаграмма полных сопротивлений
На диаграмме пунктиром отмечена окружность заданного КБВ; черными линиями отмечены точки полных сопротивлений; зелёными линиями отмечен процесс согласования штыря и диафрагмы.
Рисунок 2.4.1 – Диаграмма полных сопротивлений с нанесёнными шагами выполнения расчётной части
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема исследуемой установки
3.1. Определение длины волны
Для определения длины волны исследуемый волновод закорачивается специальной пластиной. Далее методом вилки определяются два узла: места, где амплитуда поля равна нулю.
l11 2 mm |
l12 20 |
mm |
– левое и правое положения первого узла; |
|
l21 59 mm l22 75 |
mm |
– левое и правое положения второго узла; |
||
l1 |
l11+l12 |
=11 mm |
|
– положение первого узла по методу вилки; |
|
2 |
|
|
|
l2 |
l21+l22 |
=67 mm |
|
– положение второго узла по методу вилки. |
|
2 |
|
|
|
Расстояние между узлами – это длина одной полуволны, тогда длина волны в волноводе будет равна:
Λ2 (l2-l1)=112 mm – длина волны в волноводе.
3.2.Определение первичного смещения штыря
Необходимо ввести ёмкостной штырь в одном из полюсов и найти его смещение (значение амплитуды при изменении глубины ввода не должно меняться).
λl 11 mm – первичное смещение штыря.
3.3. Определение КБВ
Необходимо вывести штырь из волновода и заменить короткое замыкание на нагрузку. Далее необходимо измерить максимум и минимум амплитуды.
bmax 24 – максимум амплитуды поля;
bmin 2 |
– минимум амплитуды поля; |
КБВ 
bmaxbmin =0.289 – коэффициент бегущей волны.
3.4. Определение смещения
Необходимо методом вилки найти узел при загрузке, близкий к одному из узлов при КЗ.
l31 2 mm l32 9 mm – левое и правое положения третьего узла;
l3 l32-2 l31 =3.5 mm – положение третьего узла по методу вилки;
Далее необходимо рассчитать нормированное смещение.
l1-Λl3 =0.067 – величина нормированного смещения.
Так как новый узел находится ближе к генератору, то и смещение будет к генератору.
3.5. Определение положения штыря для согласования нагрузки
Определение величины нормированного смещения штыря осуществляется аналогично пункту 2.3. домашнего расчёта по диаграмме полных сопротивлений.
0.33-0.18=0.15 – нормированное смещение включения штыря;
0.15 Λ=16.8 mm – смешение включения штыря в мм.
3.6. Настройка волноводной линии на режим бегущей
Необходимо сместить ёмкостной штырь на величину, найденную в пункте 3.5. относительно его положения, найденного в пункте 3.2. Смещение осуществляется в сторону, определённую в пункте 3.4 (к генератору). Далее, регулируя глубину введения штыря, необходимо установить в волноводе режим бегущей волны: максимум и минимум амплитуды поля должны быть почти одинаковыми, а КБВ>0.9.
b1max 12 – максимум амплитуды поля;
b1min 10 – минимум амплитуды поля;
КБВ1 
b1maxb1min =0.913 – полученный коэффициент бегущей волны.
Рисунок 3.6. – Диаграмма полных сопротивлений с нанесёнными линиями для введения ёмкостного штыря
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной работы были приобретены навыки пользования диаграммой полны сопротивлений, а также навыки по настройки волновода в режим бегущей волны.
Так же по результатам выполнения лабораторной работы был исследован волновод и поле в нём: определена длина волны и полюса; исследуемый волновод был настроен в режим бегущей волны.