Anisimov

Тепловые потери в зеркалах WТ определяются материалом зеркал (металлом), точнее, слоем материала, толщина которого равна глубине проникновения поля в металл.

Дифракционные потери определяются размерами зеркал 2аСФ и 2аПЛ, размерами пятен поля на зеркалах W0 и WS. Они возрастают с уменьшением

Основными характеристиками ОР являются резонансная характеристика, добротность Q, амплитуда установившихся колебаний AУСТ.

Резонансная характеристика ОР представлена на рис. 18. Отдельные резонансные пики соответствуют модам с различными индексами m, n и q.

Рис.18. Резонансная характеристика ОР

Добротность ОР

Q0 2 Wз Wз ,

Wп Pпер

где WЗ – максимальное значение запасенной энергии; Wп – энергия, теряемая за период колебаний; Pпер – средняя мощность потерь за период;=2 fР – круговая резонансная частота; fр – резонансная частота.

По резонансной характеристике добротность определяется как отношение ширины резонансной характеристики 2 f определенного типа колебаний к резонансной частоте

Q = 2 f/fр .

Амплитуда установившихся колебаний связана с величиной потерь, и с увеличением последних она уменьшается.

32

Описание лабораторной установки

Функциональная схема лабораторной установки показана на рис. 19.

Рис.19. Функциональная схема лабораторной установки

Лабораторная установка содержит генератор качающейся частоты СВЧ диапазона ГКЧ СВЧ, индикатор, направленные ответвители падающей НОПАД и отраженной волн НООТР, открытый резонатор ОР.

Генератор вырабатывает колебания СВЧ, частота которых изменяется по пилообразному закону. Эти колебания поступают по волноводу на открытый резонатор и возбуждают его через отверстие связи. При изменении частоты генератора огибающая амплитуды установившихся колебаний во времени будет по форме повторять резонансную характеристику резонатора.

С открытого резонатора часть энергии через отверстие связи будет поступать обратно в волновод. Волна, бегущая от резонатора, через направленный ответвитель отраженной волны подается на один из входов индикатора. На второй вход индикатора подаются колебания с генератора. Генератор связан с индикатором по линии синхронизации. На экране индикатора отображается картинка, соответствующая зависимости амплитуды установившихся колебаний от времени.

К установке прилагается набор плоских пластин с различной проводимостью, которые используются в качестве плоского зеркала.

Примечание. При манипуляциях с открытым резонатором (замена пластин и т. п.) выходным аттенюатором генератора следует вводить максимальное затухание!

33

Порядок выполнения работы

1.Изучить конструкцию открытого резонатора.

2.Осмотреть ОР и измерить основные размеры ОР.

3.Определить радиус кривизны сферического зеркала.

4.Включить аппаратуру установки согласно инструкциям по эксплуатации используемых приборов, прогреть аппаратуру в течение 10–15 мин. Настроить генератор и индикатор.

5.Исследовать резонансную характеристику ОР.

6.Получить на экране индикатора резонансную характеристику ОР с пиками, соответствующими двум резонансам мод.

7.Измерить разность резонансных частот колебаний fр.

8.Произвести измерения для нескольких мод.

9.Измерить добротность колебаний открытого резонатора.

10.Настроить установку, чтобы на экране индикатора осталась резонансная характеристика, соответствующая одному типу колебаний.

11.Измерить резонансную частоту fр.

12.Измерить ширину резонансной характеристики 2 f.

13.Вычислить добротность Q.

14.Произвести измерения для нескольких мод.

15.Результаты занести в таблицу 11.

16.Исследовать влияние материала зеркала открытого резонатора на добротность и амплитуду установившихся колебаний.

17.Установить в место крепления плоского зеркала пластину, указанную преподавателем.

18.Измерить добротность ОР для установленной пластины.

19.Измерить амплитуду установившихся колебаний AУСТ.

20.Произвести измерения для нескольких пластин.

21.Результаты занести в таблицу 12.

Примечания.

1. При измерении добротности для разных пластин выбирать моды, близкие по частоте.

34

2. При замене пластин мощность, поступающую в открытый резонатор, уменьшать до минимальной.

Контрольные вопросы

1.Назовите основные элементы конструкции открытых резонаторов. Чем конструкция открытых резонаторов отличается от конструкции объемных закрытых резонаторов?

2.Перечислите основные параметры открытых резонаторов.

3.Как можно измерить добротность открытого резонатора?

4.Как зависит добротность открытого резонатора от проводимости

зеркал?

5.Как зависит амплитуда установившихся колебаний открытого резонатора от проводимости зеркал?

6.Где применяются открытые резонаторы?

35

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

К лабораторной работе № 1

1. Козлов, А. И. Поляризация радиоволн. Поляризационная структура радиолокационных сигналов. - М.: Радиотехника, 2005.

2. Нефедов, Е. И. Техническая электродинамика: учеб. пособие для вузов / Е. И. Нефедов – М.: Академия, 2008.

3. Петров, Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн : учебник для вузов/ Б. М. Петров. – 2-е изд., испр. – М. : Горячая линияТелеком, 2004.

К лабораторной работе № 2

1. Пименов, Ю. В. Техническая электродинамика : учеб. пособие для вузов. – М. : Радио и связь, 2002.

2. Нефедов, Е. И. Техническая электродинамика : учеб. пособие для вузов/ Е. И. Нефедов. - М. : Академия, 2008.

3. Петров, Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн : учебник для вузов/ Б. М. Петров. – 2-е изд., испр. – М. : Горячая линияТелеком, 2004.

К лабораторной работе № 3

1. Пименов, Ю. В. Техническая электродинамика : учеб. пособие для вузов. – М. : Радио и связь, 2002.

2. Нефедов, Е. И. Техническая электродинамика : учеб. пособие для вузов. – М. : Академия, 2008.

3. Устройства СВЧ и антенны : учебник для вузов / Д. И. Воскресенский, В. Л. Гостюхин, В. М. Максимов, Л. И. Пономарев; под ред. Д. И. Воскресенского. – М. : Радиотехника, 2006.

К лабораторной работе № 4

1.Григорьев, А. Д. Электродинамика и микроволновая техника: учебник для студ. вузов, обучающихся по спец. "Электрон. приборы и устройства" направления подготовки "Электроника и микроэлектроника". - 2-е изд., доп. -

СПб. [и др. ]: Лань, 2007.

2.Пахомов, И. И. Оптико-электронные квантовые приборы : учеб. пособие для вузов / под ред. И. И. Пахомова. – М. : Радио и связь, 1982.

3.Лазеры. Оптические когерентные квантовые генераторы и усилители: сб. ст.: пер. с англ. / М. Е. Жаботинский; под ред. М. Е. Жаботинского и Т. А. Шмаонова. – М. : Изд-во иностр. лит., 1963.

36

Приложение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Радиотехнический факультет Кафедра: Радиотехника

Дисциплина: Электродинамика и распространение радиоволн

Лабораторная работа № 1

Исследование электромагнитного поля в прямоугольном волноводе

Выполнили студенты группы РТд-31

…

Проверил преподаватель

…

Ульяновск

2012

37

38