ЛР № 5. Исследование объемного резонатора.
1. Цель работы: Иметь навыки исследования и расчета параметров объемных резонаторов
2. Содержание работы
1. Исследовать зависимость частоты объемного резонатора в виде отрезка прямоугольного волновода сечением а b от перемещения поршня l для перестройки резонатора. В резонаторе существует тип колебания Н, Е. Исходные данные по вариантам приведены в индивидуальных заданиях 1.
2. Расчет конструкции цилиндрического объемного резонатора. Определить диаметр цилиндрического объемного D резонатора длиной l выходного каскада передатчика радиорелейной станции связи Р-414, чтобы резонансная частота возбуждаемых в нем колебаний типа Н была равна f. Исходные данные по вариантам приведены в индивидуальных заданиях 2.
3. Расчет параметров объемного резонатора. Определить добротность и резонансную частоту цилиндрического объемного резонатора тропосферной станции связи диаметром D и длиной l, в котором будут возбуждаться колебания типа H. Стенки резонатора изготовлены из меди проводимостью γ. Исходные данные по вариантам приведены в индивидуальных заданиях 3.
4. Резонатор передающего тракта тропосферной станции связи Р-404М имеет размеры: а b l, заполнен диэлектриком с параметрами и . Материал стенок – медь с проводимостью . Найти резонансную частоту, добротность и полосу пропускания резонатора на типе колебаний Н, Е.
Исходные данные по вариантам приведены в индивидуальных заданиях 4.
5. Экспериментальное определение добротности объемного резонатора СВЧ генератора на различных частотах его генерирования. Исходные данные по вариантам приведены в индивидуальных заданиях 5.
3. Основные теоретические сведения
1. Резонансная частота и длина собственных колебаний типа и в прямоугольном объемном резонаторе
, (1)
. (2)
где – геометрические размеры резонатора; – индексы, cоответствующие типу колебания ( или ); – абсолютная диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, заполняющего резонатор.
В прямоугольном резонаторе низшими могут быть колебания типов , и , у которых один из индексов равен нулю, а два других - единице. Основным является колебание Н или Е, у которого значение наибольшее.
2. Резонансная частота колебаний в цилиндрическом резонаторе типа
, (3)
типа
, (4)
где а и – радиус и длина объемного резонатора; – n-й корень m-го порядка, при котором функции Бесселя m-го порядка (таблица 1); – n-й корень m-го порядка, при котором производная функции Бесселя первого родя m-го порядка (таблица 2); p – индекс, определяющий число вариаций поля вдоль объемного резонатора.
Таблица 1
-
n
m=0
m=1
m=2
m=3
1
2,405
3,832
5,136
6,380
2
5,520
7,016
8,417
9,761
3
8,654
10,173
11,620
13,015
Таблица 2
-
n
m=0
m=1
m=2
m=3
1
3,832
1,841
3,054
4,201
2
7,016
5,332
6,705
8,015
3
10,174
8,536
9,965
11,344
Основным колебанием типа Е в цилиндрическом резонаторе является , основным колебанием типа Н - .
3. Добротность объемных резонаторов:
для колебаний типа в прямоугольном резонаторе
, (5)
для колебаний типа в цилиндрическом резонаторе
, (6)
для колебаний типа в цилиндрическом резонаторе
, (7)
для колебаний типа в цилиндрическом резонаторе
. (8)
Инженерная формула определения добротности
. (9)
(Для цилиндрического резонатора ,
4. Добротность объемного резонатора, заполненного диэлектриком с потерями
, (10)
где - добротность резонатора, обладающего лишь потерями металлических стенок.
5. Полоса пропускания объемного резонатора
. (11)
6. Тангенс угла потерь
(12)
7. Глубина проникновения
8. Поверхностное сопротивление
Приложения
Таблица1 – Физические постоянные