Експериментальна установка

Блок-схема установки, призначеної для вивчення розподілу магнітного поля в поперечному перерізі круглого хвилеводу, показана на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Блок-схема вимірювальної установки

Вона складається із НВЧ генератора 1, феритового вентиля 2, який виключає вплив відбитої хвилі на роботу генератора, плавного переходу з прямокутного хвилеводу на круглий 3, торцевої вимірювальної лінії на круглому хвилеводі 5 з елементом зв’язку 4 і індикаторного приладу 6. Конструкція торцевої вимірювальної лінії показана на рис. 6.3.

Лінія складається з круглого хвилеводу з металевою пластиною на торці. На ній лежить пластина з прямокутним хвилеводом, до якого підключається детекторна голівка. Верхня пластина може рухатися вздовж координат щодо круглого хвилеводу й обертатися навколо осі прямокутного хвилеводу. Поверхні пластин, що прилягають одна до одної, ретельно притерті для забезпечення надійного електричного контакту. Торець прямокутного хвилеводу закритий фольгою з отвором, що є елементом зв'язку прямокутного хвилеводу з круглим.

Рис. 6.3. Торцева вимірювальна лінія

У круглому хвилеводі поширюється основна хвиля – .Дійшовши до пластини з фольгою, частина потужності через елемент зв’язку (отвір) проникає в прямокутний хвилевід, збуджуючи в ньому хвилю . Інша потужність відбивається й поглинається феритовым вентилем.

Конфігурація електромагнітного поля хвилі зображена на рис 6.4. Силові лінії електричного поля показані суцільними лініями, а магнітного – пунктирними.

Силові лінії магнітного поля

Силові лінії електричного поля

Рис. 6.4. Структура електромагнітного поля основної хвилі

З даного рисунка можна побачити, з одного боку, що хвиля не має подовжньої складової електричного поля, а з іншого боку, відповідно до граничних умов, тангенціальна складова електричного поля на металі дорівнює нулю (). Тому біля діафрагми з фольги існує тільки магнітна складова електромагнітного поля, яка і збуджує хвилю в прямокутному хвилеводі. Слід врахувати, що в прямокутному хвилеводі може поширюватися тільки основна хвиля (), у якої силові лінії магнітного поля паралельні широким стінкам хвилеводу. Тому, якщо вектор напруженості магнітного поля в круглому хвилеводі поблизу отвору має довільну орієнтацію (рис.6.5), то електромагнітну хвилю в прямокутному хвилеводі збуджує тільки компонента , паралельна його широким стінкам. Отже, повертаючи прямокутний хвилевід, можна виділити визначений компонент магнітного поля, наприкладабо.

Рис. 6.5. Компоненти напруженості магнітного поля біля отвору

Пересуваючи верхню металеву пластину з хвилеводом уздовж координати r або φ, можна одержати залежність обраного компонента магнітного поля від відповідної координати.

Завдання до експериментальної частини і порядок виконання роботи

1. Застосовуючи формули (6.7), (6.9), табл. 6.1 і табл. 6.2 розрахувати критичну довжину хвилі в круглому хвилеводі для основної хвилі й першого вищого типу (a = 1,15 см).

2. Ознайомитися з апаратурою, вимірювальною установкою. Уключити НВЧ генератор і дати йому прогрітися протягом 10 хв.

3. Вивчити залежність від координатиr.

Для цього потрібно:

a) установити широку стінку прямокутного хвилеводу вздовж координати r;

б) установити фіксоване значення φ. Переміщаючи хвилевід із зондом (отвором) уздовж координати з кроком 1 мм, виміряти й записати значення||. Виміри проводити в діапазоні ;

в) установити значення координати =1 см. Переміщаючи хвилевід із зондом уздовж координатиφ з кроком 20 градусів, виміряти й записати отримані значення . Виміри проводити в діапазоні;

г) нормувати результати вимірів до одиниці, для чого отримані дані кожної серії вимірів розділити на ;

д) побудувати графіки залежностей від координатіφ.

4. Вивчити залежність від координатіφ.

Для цього необхідно:

a) установити широку стінку прямокутного хвилеводу вздовж координати φ (перпендикулярно координаті r);

б) повторити пункти б, в, г попереднього розділу для компоненти ;

в) Побудувати графіки залежностей від координатr і φ .

Зміст звіту

Звіт повинен містити такі складові частини:

1. Блок-схема вимірювальної установки.

2. Обчислені значення критичних довжин хвиль для основної хвилі й першого вищого типу.

3. Графіки залежностей: ,,,.