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 №3 по дисциплине «Устройства СВЧ и линии передачи» «Изучение волноводного поляризационного селектора»
Выполнил |
|
|
Студент группы БРВ2201 |
_________________________ |
Велит А.И. |
Проверила |
|
|
Старший преподаватель |
_________________________ |
Коростелева В.П. |
Москва 2024
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями лабораторной работы являются: изучение принципа работы поляризационного селектора; измерение параметров селектора.
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные данные
fl 3.2 GHz – левая граница рабочего диапазона (рб);
fr 3.8 GHz – правая граница рабочего диапазона;
Metal “Латунь (Cu 90%)” – материал;
Δ0_sqrt_f 10.2 cm 
Hz – коэффициент;
fd 0.5 fl,0.5 fl+0.01 GHz 1.5 fr – диапазон частот для графиков.
2.2. Определение размеров прямоугольного волновода
λl c =93.685 mm – длина волны на левой границе РБ; fl
λr c =78.893 mm – длина волны на правой границы РБ; fr
λ0 λr+ |
λl-λr |
=86.289 mm – средняя длина волны рабочего |
||
2 |
||||
|
|
диапазона; |
||
|
|
|
||
a 0.75 λ0=64.717 mm |
– ширина волновода; |
|||
b 0.5 λ0=43.144 mm |
– высота волновода. |
|||
Исходя из стандартов прямоугольных волноводов МЭК, ближайшее поперечное сечение волновода по диапазону частот, равно:
ad 86.36 mm bd 43.18 mm – МЭК-26.
2.3. Определение радиуса круглого волновода
Радиус круглого волновода определяется из следующего соотношения:
0.765 λmax<2 R<0.975 λmin
Тогда:
0.765 λl=71.669 mm
0.975 λr=76.92 mm
71.669 mm<2 R<76.92 mm
2 R 72.5 mm
R 72.52mm =36.25 mm – итоговый радиус круглого волновода.
2.4. Расчёт коэффициентов затухания
σ 2.41 107 |
S |
– удельная проводимость латуни (Cu 90%); |
|
m |
|
Rs Δ0_sqrt_f |
π μ0÷σ= 4.128 10-8 Ω m – поверхностное |
|
|
|
сопротивление |
|
|
материала; |
Zc 376.73 Ω |
|
– волновое сопротивление воздуха; |
Тогда затухания в прямоугольном волноводе выражается формулой:
αmH10 |
(f) |
2 Rs |
|
+ |
2 bd |
c÷f 2 |
÷ |
c÷f 2 |
|||
|
1 |
ad |
|
|
|
1- |
|
||||
|
|
bd Zc |
|
|
2 ad |
|
|
|
2 ad |
||
а затухания в круглом волноводе:
αmH11(f) Rs 0.418+((c÷f)÷(3.41 R))2
R Zc 
1-((c÷f)÷(3.41 R))2
Графики зависимостей затухания от длины волны представлены ниже.
3.2 3.474 3.8
1.5 10
1.35 10
1.2 10
1.05 10
9 10
7.5 10
6 10
4.5 10
3 10
1.5 10
0
1.6 |
2 |
2.4 |
2.8 |
3.2 |
3.6 |
4 |
4.4 |
4.8 |
5.2 |
5.6 |
6 |
αmH10 fd
fd (GHz)
Рисунок 2.4.1 – Частотная зависимость затухания в прямоугольном волноводе
3.2 3.474 3.8
7 10
6.3 10
5.6 10
4.9 10
4.2 10
3.5 10
2.8 10
2.1 10
1.4 10
7 10
0
1.6 |
2 |
2.4 |
2.8 |
3.2 |
3.6 |
4 |
4.4 |
4.8 |
5.2 |
5.6 |
6 |
αmH11 fd
fd (GHz)
Рисунок 2.4.1 – Частотная зависимость затухания в круглом волноводе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 3.1 – блок-схема измерительной установки
Рисунок 3.2 – эскиз исследуемого селектора
3.1 Таблица результатов эксперимента
Fres_exs КСВ1_2 N21_2 N31_2 КСВ1_3 N21_3 N31_3
(MHz) |
|
(dB) (dB) |
|
(dB) (dB) |
||
3300 |
1.22 |
25 |
59 |
1.21 |
55 |
9 |
3350 |
1.27 |
10 |
52 |
1.04 |
56 |
9 |
3400 |
1.32 |
10 |
50 |
1.32 |
53 |
10 |
3450 |
1.20 |
2 |
49 |
1.22 |
52 |
21 |
3500 |
1.11 |
8 |
60 |
1.11 |
55 |
9 |
3550 |
1.22 |
2 |
59 |
1.21 |
54 |
10 |
3600 |
1.33 |
4 |
57 |
1.33 |
50 |
9 |
3650 |
1.25 |
9 |
48 |
1.25 |
53 |
21 |
3700 |
1.12 |
9 |
56 |
1.12 |
54 |
10 |
3750 |
1.15 |
10 |
55 |
1.16 |
55 |
46 |
3800 |
1.19 |
58 |
56 |
1.19 |
57 |
49 |
3850 |
1.16 |
59 |
56 |
1.15 |
58 |
59 |
3900 |
1.12 |
39 |
57 |
1.12 |
60 |
38 |
Расчёт развязки при прохождении волны от генератора к во второе плечо (слева) и развязки при прохождении волны от генератора в третье плечо (справа):
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
46 |
||||
|
|
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
52 |
|
|
|
|
|
|
|
46 |
|
|
|
|
|
|
57 |
|
|
|
|
|
44 |
||||
Развязка1_2 |
|
|N31_2 |
|
-N21_2 |
|= |
53 |
|
Развязка1_3 |
|
|N21_3 |
|
-N31_3 |
|= |
41 |
|
|
i |
| |
i |
|
i| |
39 |
|
|
i |
| |
i |
|
i| |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
22 |
||||
3.2 Графики зависимости КСВ от частоты |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
3.5 |
|
|
3.7 |
|
|
|
1.34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КСВ1_2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КСВ1_3 |
1.13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2 |
3.27 |
3.34 |
3.41 |
3.48 |
3.55 |
3.62 |
|
3.69 |
3.76 |
3.83 |
3.9 |
|
|
|
|
Fres_exs (GHz) |
|
|
|
|
|||
|
Рисунок 3.2.1 – График зависимости КСВ от частоты |
||||||||||
3.3. Графики зависимости Развязки от частоты |
|
||||||||||
61.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Развязка1_2 |
28.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Развязка1_3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3 |
3.36 |
3.42 |
3.48 |
3.54 |
3.6 |
3.66 |
3.72 |
3.78 |
3.84 |
3.9 |
|
|
|
|
Fres_exs (GHz) |
|
|
|
|
|
|||
|
Рисунок 3.2 – График зависимости развязки от частоты |
||||||||||
4.ВЫВОДЫ
Врезультате выполнения лабораторной работы: были изучены принципы работы поляризационного селектора; были измерены параметры селектора; были рассчитаны: поперечные размеры прямоугольного волновода, радиус круглого волновода, зависимости коэффициента затухания основных типов волн от частоты.
Было измерено согласование селектора в диапазоне частот 3300-3900 МГц для 2-х случаев прохождения сигнала в плечах. Была определена развязка между плечами. По полученным результатам были построены зависимости от частоты для обоих случаев.