3. Методика и техника эксперимента

Исследование ОДР проводится на установке, структурная схема которой приведена на рис. 3. Установка работает в диапазоне частот 37,5 - 53,3 ГГц. Сигнал СВЧ- генератора 1 с выходного волновода подается на рупорный возбудитель диэлектрического волновода ( ДВ ). Вблизи ДВ находится исследуемый ОДР в виде диэлектрического диска. Далее волна ДВ через рупорный переход ( возбудитель ) вводится в прямоугольный металлический волновод. Нагрузкой волновода является СВЧ - детектор. Сигнал детектора наблюдается на экране осциллографа. Выход пилообразного напряжения развертки осциллографа используется для линейной частотной модуляции СВЧ - генератора. Таким образом, на экране осциллографа наблюдается амплитудно-частотная характеристика измерительного СВЧ - тракта.

Энергия поверхностной электромагнитной волны, распространяющейся по ДВ, не полностью сосредоточена внутри ДВ, а частично переносится вне диэлектрика вблизи его поверхности. Если ОДР расположен достаточно близко к ДВ, то электромагнитная волна ДВ частично ответвляется в ОДР. На некоторых частотах фазовый набег ответвленной волны при обходе по периметру ОДР ( рис. 1 ) оказывается кратным . На этих частотах в ОДР возбуждаются колебания, а на амплитудно-частотной характеристике измерительного тракта появляются резонансные "провалы". Изменяя расстояние между ДВ и ОДР можно регулировать связь ОДР с трактом и, соответственно, глубину резонансного "провала". Следует отметить, что для СВЧ диапазона характерна достаточно сильная зависимость выходной мощности генераторов и крутизны преобразования детекторов от частоты. По этой причине при исследовании спектра резонансных частот ОДР во всем рабочем диапазоне необходимо регулировать выходную мощность генератора установочным аттенюатором "мощность" и подстраивать детектор на максимум выходного сигнала.

4. Требования безопасности

4.1. Не допускается включение приборов без заземления.

4.2. Рекомендуется проводить сборку и разборку измерительного тракта при максимальном ослаблении установочного аттенюатора "Мощность".

4.3. Рекомендуется работать с минимальным необходимым уровнем выходной мощности.

5. Оборудование и принадлежности

В работе используются:

5.1. Генератор Г4-141, два рупорных возбудителя сечением волноводного канала 5,2 х 2,6 мм, диэлектрический волновод, детекторная секция с волноводным каналом 5,2 х 2,6 мм.

5.2. Осциллограф С1-99 с соединительными кабелями.

5.3. Открытый диэлектрический резонатор в виде диска из монокристаллического сапфира.

6. Порядок выполнения работы

6.1. Перед началом работы необходимо изучить данное руководство и разделы " Назначение ", " Технические характеристики ", " Принцип действия ", " Подготовка к работе ", " Проведение измерений " и " Требования безопасности " в технических описаниях и инструкциях по эксплуатации приборов Г4-141 и С1-99.

6.2. Ознакомившись с приборами, проверьте правильность соединений согласно схемы рис. 3.

6.3. Проверьте выполнение требований безопасности по п.4.1 данного руководства и соответствующих разделов инструкции по эксплуатации приборов Г4-141, С1-99. При нарушении требований безопасности сообщите об этом преподавателю, не приступая к работе.

6.4. Подготовьте приборы Г4-141, С1-99 к работе согласно инструкции по эксплуатации. Включите приборы и дайте им прогреться в течение 15 минут. Установите линию нулевого уровня осциллографа в нижней части экрана.

6.5. Вращая ручку установочного аттенюатора "Мощность" на генераторе Г4-141, убедитесь в работе установки. На экране осциллографа линия уровня должна при этом смещаться.

6.6. Установите нижнюю рабочую частоту генератора. Ручкой "Мощность" добейтесь положения линии уровня СВЧ - мощности в верхней части экрана.

6.7. Установите исследуемый ОДР на расстоянии 2 - 3 мм от ДВ. Перестраивая частоту генератора с дискретностью 10 МГц, найдите характерный узкий резонансный " провал " в линии уровня на экране осциллографа. Если при перестройке на 3 - 5 ГГц провал отсутствует, уменьшите расстояние между ДВ и ОДР.

6.8. Переключателем дискретной настройки генератора выведите резонансный провал в центр экрана. Изменяя расстояние между ДВ и ОДР, убедитесь, что глубина провала, т.е. коэффициент связи ОДР с трактом изменяется. Установите глубину провала 0,3 - 0,5 уровня мощности.

6.9. Запишите установленное на наборном поле генератора значение частоты и перестройте генератор вверх по частоте до появления на экране осциллографа следующего резонансного провала. Повторите пункты 6.7 - 6.9 до набора верхней рабочей частоты генератора.

6.10. Выделите в полученном множестве ( спектре ) резонансных частот последовательность с приблизительно постоянными интервалами , равными 3-3,2 ГГц.