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 №5 по дисциплине «Устройства СВЧ и линии передачи» «Исследование ферритовых циркуляторов»
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 процессами, происходящими в намагниченных ферритах, помещённых в СВЧ электромагнитное поле; исследование и настройка макетов циркулятора на эффекте Фарадея и Y-циркулятора.
2. РАСЧЁНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные данные
μp_0 0.92 – отношение магнитных проницаемостей для положительного вектора магнитного поля;
μn_0 0.83 – отношение магнитных проницаемостей для отрицательного вектора магнитного поля;
ε_0 7.5 – отношение диэлектрических проницаемостей;
l 8 cm – путь, который проходит волна в феррите;
f 8.6 GHz – частота волны;
ω 2 π f= 5.404 1010 |
rad |
– угловая частота волны. |
|
|
|
s |
|
2.2. Расчёт положительной составляющей |
|||
μp μp_0 |
μ0= 1.156 10-6 H |
– магнитная проницаемость |
|
|
|
m |
положительного вектора; |
ε ε_0 ε0= 6.641 10-11 |
F |
– диэлектрическая проницаемость |
|
|
|
m |
обоих векторов; |
|
|
|
|
αp ω |
μp ε=473.459 |
1 |
– фаза положительной составляющей. |
|
|
m |
|
2.3. Расчёт отрицательной составляющей |
|||
μn μn_0 |
μ0= 1.043 10-6 H |
– магнитная проницаемость |
|
|
|
m |
отрицательного вектора; |
ε ε_0 ε0 |
= 6.641 10-11 F |
– диэлектрическая проницаемость |
|
|
|
m |
обоих векторов; |
|
|
|
|
αn ω |
μn ε=449.705 |
1 |
– фаза положительной составляющей. |
|
|
m |
|
2.4Расчёт угла поворота
θ-αp-αn l=-0.95 rad – уголь поворота плоскости поляризации 2 вектора магнитного поля после
прохождения через намагниченный феррит.
3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1.Измерение угла поворота плоскости поляризации от напряжённости
Рисунок 3.1.1 – Блок-схема исследуемой установки
Полученные в результате эксперимента значения представлены в таблице 3.1.1. График зависимости напряжённости поля от угла поворота плоскости поляризации представлен ниже, на рисунке 3.1.2.
Eθ
(mA) (deg) |
|
|
10 |
140 Таблица 3.1.1 – измеренные значения напряжённости |
|
20 |
45 |
поля и угла поворота плоскости поляризации |
|
||
30 |
40 |
|
40 |
40 |
|
50 40
140 |
|
|
|
|
|
|
|
|
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
θ (deg) |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
15 |
20 |
25 |
E (30mA) |
35 |
40 |
45 |
50 |
Рисунок 3.1.2 – График зависимости напряжённости поля от угла поворота плоскости поляризации
3.2. Исследование циркулятора на эффекте Фарадея
Рисунок 3.2.1 – Блок-схема исследуемой установки
Полученные в результате эксперимента величины затухания при «прямой» полярности тока и при «обратной» представлены в таблицах 3.2.1 и 3.2.2 соответственно. Значения затухания для развязок при различных полярностях тока представлены сразу под соответствующими таблицами.
N E α
(mA) (dB)
2 58 38
3 40 24
4 10 15
Таблица 3.2.1 – величины затухания и напряжённости поля для каждого плеча циркулятора при «прямой» полярности
N32 |
α -α =-14 |
– развязка между плечами 2 и 3; |
|
|
1 |
0 |
|
N34 |
α -α =9 |
– развязка между плечами 4 и 3; |
|
|
1 |
2 |
|
N42 |
α -α =-23 |
– развязка между плечами 2 и 4. |
|
|
2 |
0 |
|
N |
E |
α |
|
(mA) (dB)
2 20 21
3 20 14
4 20 6
Таблица 3.2.1 – величины затухания и напряжённости поля для каждого плеча циркулятора при «прямой» полярности
N32 |
α -α =-7 |
– развязка между плечами 2 и 3; |
|
|
1 |
0 |
|
N34 |
α -α =8 |
– развязка между плечами 4 и 3; |
|
|
1 |
2 |
|
N42 |
α -α =-15 |
– развязка между плечами 2 и 4. |
|
|
2 |
0 |
|
3.3. Исследование Y-циркулятора
Рисунок 3.3.1 – Блок-схема исследуемой установки
Полученные в результате эксперимента величины затухания представлены в таблице 3.3.1. Значения затухания для развязки, а также величина коэффициента стоячей волны в линии передачи представлены сразу под таблицей 3.3.1.
N E α
(mA) (dB)
2 47 28
3 4 7
Таблица 3.3.1 – величины затухания и напряжённости поля для каждого плеча Y-циркулятора
N23 α0-α1=21 – развязка между плечами 3 и 2;
Ksw 0.55 =1.377 – коэффициент стоячей волны в (циркуляторе)
0.29линии передачи.
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной были исследованы и настроены различные виды циркуляторов: на эффекте Фарадея и Y-циркулятор. Получены величины напряжённости полей и затухания в различных плечах этих циркуляторов.
Также была изучена зависимость напряжённости поля от угла поворота плоскости поляризации.