Лабораторные работы 5 симестр / Распределительные системы / UMP_FVP_3

Очевидно, что в резонаторе могут возбуждаться только такие H- типы колебаний, для которых l ≠ 0, тогда как одно из собственных чисел (либо m, либо n), может принимать значение, равное нулю. Следовательно, низшим Hy типом колебаний в призматическом резонаторе является одна из мод: либо волна H011, либо волна H101.

Сравнивая между собой выражения (4.20) и (4.21) и приняв во внимание полное равноправие направлений, определяемых координатными осями, можно объединить все выражения компонент поля в одну группу уравнений, которая и будет определять структуру полей в призматическом резонаторе при любом виде его колебаний [5,18,35]

4.8 Цилиндрический резонатор

Цилиндрический объемный резонатор представляет собой отрезок волновода круглого сечения с радиусом а и проводящими поперечными перегородками, установленными в сечениях z = 0 и z = h

(рис. 4.6, б).

Для того чтобы не нарушить граничных условий на «крышках» резонатора длина h отрезка трубы выбирается равной целому числу полуволн в волноводе

21

Обратимся теперь к колебаниям поперечно-электрического или H-типа в круглых цилиндрических резонаторах. Эти колебания по самому определению характеризуются отсутствием Ez-компоненты. Компоненты электрического и магнитного полей в данном случае определяются формулами (4.29).

24

Из формул (4.29) видно, что простейшая структура поля получа-

ется при m = 0, n = 1, l = 1.

Картина силовых линий E010- и E011-колебаний представлена на рис. 4.8, а картины полей для волн типа E012, E021, H011 — на рис. 4.9.

Рис. 4.8. Структура поля в цилиндрическом объемном резонаторе: а — мода E010, б — мода E011.

25

где и — действительная и мнимая части проницаемости. Сравнивая (4.30) и (4.32), можно получить связь между соответствующими парами величин в виде

0

Вынеся в (4.31) за скобки, получим два следующих параметра: диэлектрическую проницаемость ε и тангенс угла потерь tg , причем

Измерение диэлектрической постоянной и тангенса угла потерь для области сантиметрового диапазона может быть произведено несколькими методами, из которых главными являются:

1)метод волн, распространяющихся в свободном пространстве;

2)метод объемного резонатора,

3)метод волновода.

Вданной работе для измерения и tg используется метод

объемного резонатора [21]. Принцип действия установки основан на наблюдении резонансной кривой резонатора, в которой введен исследуемый диэлектрик. Свойства объемного резонатора зависят

27

от вещества, его заполняющего. Этот факт может быть использован для определения свойств диэлектрика. В нашей лабораторной работе используется цилиндрический резонатор, возбуждаемый на волне типа H01 .

При помещении образца в части камеры, заполненной диэлектриком, меняется длина волны и для получения резонансной кривой необходимо изменить длину камеры (рис. 4.4).

натора и фаз стоячей волны в части, заполненной диэлектриком, на границе с воздухом.

28

стенке волновода и опускается в волновод. Принципиальная схема генератора на отражательном клистроне представлена на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Схема генератора на отражательном клистроне

Качественно работу отражательного клистрона можно представить следующим образом. Под действием постоянного электрического поля ускоряющего электрода (2) электронный поток направляется сквозь сетки (3) объемного резонатора (4) и попадает в пространство отражательного электрода (5), в котором создано тормозящее поле. Под действием этого поля электроны возвращаются к резонатору для вторичного прохождения его зазора. Но теперь в резонатор проходит не равномерный, а пульсирующий поток электронов в виде «сгустков». Такое превращение происходит потому, что при первом прохождении зазора резонатора электроны, взаимодействуя с высокочастотным полем между сетками резонатора, модулируются по скоростям и поступают в пространство отражателя с разными кинетическими энергиями. Вследствие этого электроны, имеющие большую энер-

30