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 №7 по дисциплине «Устройства СВЧ и линии передачи» «Исследование мостовых схем СВЧ»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преподаватель |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2024
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями выполняемой лабораторной работы являются: изучение конструкции и принципа действия щелевых и кольцевых мостов, а также мостов в виде двойного волноводного тройника; овладение методикой расчёта геометрических размеров конструкции щелевого моста и его переходной характеристики; экспериментальное исследование щелевого моста и двойного волноводного тройника.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1Исходные данные
fmin 8500 MHz – левая граница рабочего диапазона;
fmax 9300 MHz – правая граница рабочего диапазона;
2.2 Расчёт поперечных размеров прямоугольных волноводов
εr 1 – диэлектрическая проницаемость воздуха;
μr 1 – магнитная проницаемость воздуха;
c |
1 |
= 2.998 10 |
8 m |
– скорость волны в волноводе; |
|
εr ε0 μr μ0 |
|
s |
|
|
|
|
|
λmax c =35.27 mm – длина волны на левой граничной частоте;
fmin
λmin c =32.236 mm – длина волны на правой граничной частоте;
fmax
0.5 λmax<a<0.75 λmin
– диапазон для ширины волновода;
a→17.6 mm<a<24.2 mm
b<0.5 λmin
– диапазон для высоты волновода;
b→b<16.1 mm
a 23 mm b 10 mm |
– стандартные размеры волновода; |
2.3 Расчёт длины щели
f0 fmin+2fmax =8900 MHz – середина рабочего диапазона частот;
λ0 c =33.685 mm |
– длина волны на срединной частоте; |
||||
|
f0 |
|
|
|
|
Λ1 |
λ0 |
=36.198 mm |
– длина волны Н10; |
||
|
|
||||
|
|
λ0 |
2 |
|
|
|
1- |
|
|
|
|
|
|
4 a |
|
|
|
Λ2 |
λ0 |
=49.463 mm |
– длина волны Н20. |
||
|
|
λ0 |
2 |
|
|
|
1- |
|
|
|
|
|
|
2 a |
|
|
|
l |
Λ1 Λ2 |
=33.745 mm |
|
– длина щели. |
|
4 |
Λ2-Λ1 |
|
|
|
|
2.4. Расчёт переходной характеристики моста
85008700
fd= 8900 MHz – точки для расчёта переходной характеристики.
91009300
C31 -20 |
| |
θ | |
|
– формула для расчёта переходной |
||
log |sin |
|
| |
,10 |
|||
|
| |
|
2 |
| |
|
характеристики моста. |
θ |
2 π l Λ2-Λ1 |
||||||
|
Λ2 Λ1 |
|
– формула расчёта дополнительной. величины |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2.228 |
|
|
|
|
|
|
|
2.626 |
|
|
C |
31 |
f |
= |
|
3.023 |
|
– значения переходной характеристики для |
|
d |
|
|
3.416 |
|
указанного диапазона частот. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3.806 |
|
|
3.85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1 |
3.023 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C31(f) |
2.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.5 |
8.58 |
8.66 |
8.74 |
8.82 |
f |
8.9 |
8.98 |
9.06 |
9.14 |
9.22 |
9.3 |
9.38 |
|
|
|
|
|
|
(GHz) |
|
|
|
|
|
||
Рисунок 2.4.1 – Зависимость переходной характеристики от частоты. |
|||||||||||||
На рисунке средний маркер – это значение переходной характеристики на срединной частоте.
Рисунок 2.4.2 – Эскиз рассчитанного моста
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – Блок-схема исследуемой установки
3.1. Исследование щелевого моста
Ниже представлены результаты измерения затухания в каждом плече исследуемого щелевого моста, а также результаты измерения КСВ.
Таблица 3.1.1. – Результаты измерения затухания в плечах моста (N1-N4, дБ) и КСВ
f |
N1 |
N2 |
N3 |
N4 |
КСВ1 |
(MHz) |
|
|
|
|
|
8700 |
4 |
11.5 |
15 |
34 |
1.24 |
8800 |
3 |
9 |
13 |
34.5 |
1.06 |
8900 |
5 |
11.5 |
14 |
42 |
1.14 |
9000 |
4.5 |
11 |
12.5 |
52 |
1.2 |
9100 |
5 |
10.5 |
12 |
47 |
1.1 |
9200 |
6 |
13 |
14 |
36 |
1.24 |
9300 |
6 |
13 |
12.5 |
28 |
1.5 |
9400 |
8 |
25 |
17 |
18 |
2.4 |
Результаты измерения переходной характеристики щелевого моста
C311 N1-N3
коэффициента деления щелевого моста
|
|
|
|
C321 N2-N3 |
|
|
|
|
|||
и развязки щелевого моста |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
C411 N1-N4 |
|
|
|
|
|||
представлены ниже |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
3.5 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
4 |
|
|
|
31.5 |
|
|
|
9 |
|
|
|
2.5 |
|
|
|
37 |
|
|
|
8 |
|
|
|
1.5 |
|
|
|
47.5 |
|
C311 |
= |
|
C321 |
= |
|
C411 |
= |
|
|||
|
|
7 |
|
|
|
1.5 |
|
|
|
42 |
|
|
|
8 |
|
|
|
1 |
|
|
|
30 |
|
|
|
6.5 |
|
|
|
0.5 |
|
|
|
22 |
|
|
|
9 |
|
|
|
8 |
|
|
|
10 |
|
3.2. Исследование двойного волноводного тройника
Ниже представлены результаты измерения затухания в каждом плече исследуемого двойного волноводного тройника, а также результаты измерения КСВ.
Таблица 3.2.1. – Результаты измерения затухания в плечах тройника (N1N4, дБ) и КСВ
f N1 N2 N3 N4 КСВ2
(MHz)
8700 |
4 |
17 |
17 |
66 |
3 |
8800 |
3 |
15 |
15 |
66 |
1.8 |
8900 |
5 |
15 |
15 |
66 |
3 |
9000 |
4.5 |
14 |
14.5 |
66 |
3 |
9100 |
5 |
12 |
12 |
66 |
3.5 |
9200 |
6 |
14 |
14.5 |
66 |
3 |
9300 |
6 |
12.4 |
12.5 |
65.5 |
2.8 |
9400 |
8 |
15 |
15 |
66 |
3.5 |
Результаты измерения переходной характеристики волноводного тройника
C312 N1-N3
коэффициента деления волноводного тройника
C322 N2-N3
и развязки волноводного тройника
C412 N1-N4
представлены ниже
|
13 |
|
|
|
0 |
|
|
|
62 |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
0 |
|
|
|
63 |
|
|
|
10 |
|
|
|
0 |
|
|
|
61 |
|
|
|
10 |
|
|
|
0.5 |
|
|
|
61.5 |
|
C312 |
= |
|
C322 |
= |
|
C412 |
= |
|
|||
|
|
7 |
|
|
|
0 |
|
|
|
61 |
|
|
|
8.5 |
|
|
0.5 |
|
|
60 |
|
||
|
|
6.5 |
|
|
|
0.1 |
|
|
|
59.5 |
|
|
|
7 |
|
|
|
0 |
|
|
|
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3.3 Графики результатов измерений |
|
|
|
|
|||||||
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C311 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C312 |
4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.023 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.695 |
8.765 |
8.835 |
8.905 |
8.975 |
9.045 |
9.115 |
9.185 |
9.255 |
9.325 |
9.395 |
9.465 |
|
|
|
|
|
f (GHz) |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.3.1 – Сравнительны график переходной характеристики |
|||||||||||
|
щелевого моста и двойного волноводного тройника |
||||||||||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C321 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C322 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.695 |
8.765 |
8.835 |
8.905 |
8.975 |
9.045 |
9.115 |
9.185 |
9.255 |
9.325 |
9.395 |
9.465 |
|
|
|
|
|
f (GHz) |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.3.2 – Сравнительны график коэффициента деления щелевого |
|||||||||||
|
|
моста и двойного волноводного тройника |
|||||||||
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
48.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C411 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C412 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.695 |
8.765 |
8.835 |
8.905 |
8.975 |
9.045 |
9.115 |
9.185 |
9.255 |
9.325 |
9.395 |
9.465 |
|
|
|
|
|
f (GHz) |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.3.3 – Сравнительны график развязки щелевого моста и |
|||||||||||
|
|
|
двойного волноводного тройника |
|
|||||||
3.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КСВ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КСВ2 |
1.55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.695 |
8.765 |
8.835 |
8.905 |
8.975 |
9.045 |
9.115 |
9.185 |
9.255 |
9.325 |
9.395 |
9.465 |
|
|
|
|
|
f (GHz) |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.3.4 – Сравнительны график коэффициента стоячей волны |
|||||||||||
|
щелевого моста и двойного волноводного тройника |
||||||||||
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной работы были рассчитаны параметры щелевого моста для заданного диапазона частот. А также экспериментально измерены характеристики щелевого моста и двойного волноводного тройника.
Врезультате эксперимента было установлено, что щелевой мост по всем параметрам превосходит двойной волноводный тройник.