4.2. Описание объекта исследований

В работе исследуются два макета полых резонаторов, показанных на рис. 4.7: цилиндрический с изменяемой формой объема (рис. 4.7,а) и тороидальный (рис. 4.7,б). Оба резонатора состоят из цилиндрических корпусов1с контактными выступами2и торцевых крышек3, 4. Возбуждение резонаторов и отбор энергии от них осуществляется с помощью магнитных петель5, образованных центральными проводниками подводящих коаксиальных линий. Конструкция резонатора, показанного на рис. 4.7 а, включает подвижный поршень 6, глубина погруженияsкоторого контролируется по шкале микрометрического винта 7. В зависимости от глубины погруженияsпоршня (s= 0…l, гдеl– длина резонатора) резонатор может быть либо цилиндрическим (s= 0), либо коаксиальным (s=l). Элементы возбуждения в этом резонаторе установлены таким образом, чтобы в нем в исследуемом диапазоне частот возбуждалось несколько видов колебаний (см. рис. 4.3, б). В торцевых крышках и в корпусе резонаторов сделаны малые отверстия, предназначенные для определения методом малых возмущений (кратко изложенным в 4.2.2, подробнее см. прил. 1) ориентации и относительной величины вектора электрического поля и, таким образом, для идентификации исследуемых видов колебаний. Для обеспечения надежного контакта в области выступов конструкции резонатора предусматривает прижатие крышек к корпусу с помощью стягивающих пластин и болтов.

4.3. Описание измерительной установки

Функциональная схема измерительной установки показана на рис. 4.8.В ее состав входят исследуемый резонатор1с детекторной головкой2, генератор качающейся частоты (ГКЧ)3, панорамный измеритель4, цифровой частотомер5. Тракт СВЧ выполнен из коаксиальных линий передачи. Направленные ответвители6и7служат для разделения падающей и отраженной волн. Для исключения влияния отраженных волн на ГКЧ в измерительную схему включен СВЧ вентиль8.Резонатор включен в тракт СВЧ по схеме четырехполюсника (см. рис. 4.5,а).

4.4. Задание по лабораторной работе

4.4.1. Предварительное задание

1. Изучить настоящее описание.

2. По заданным размерам цилиндрического резонатора и заданному диапазону частот ГКЧ с помощью формул – определить, какие виды колебаний могут в нем возбуждаться, исходя из условия

где нижняя и верхняя границы частотного диапазона ГКЧ.

3. По формуле рассчитать собственную длину волны (собственную частоту) основного вида колебаний тороидального резонатора.

4. Рассчитать по формулам , собственную добротность и волновое сопротивление основного вида колебаний цилиндрического, а по формулам , – тороидального резонаторов.

Необходимые для расчета данные приводятся в прил. 2 «Исходные данные для предварительного расчета».

4.4.2. Основное задание

1. Ознакомиться с аппаратурой и элементами измерительной установки. Изучить инструкцию к измерительной установке.

2. Последовательно подключая к микроволновому тракту цилиндрический (рис. 4.7, а) и тороидальный (рис. 4.7,б) резонаторы, измерить, следуя инструкции к измерительной установке, резонансные частоты всех наблюдаемых видов колебаний, а также нагруженные добротности на основных видах колебаний резонаторов (с использованием формулы ).

3. Снять зависимости резонансных частот всех наблюдаемых видов колебаний цилиндрического резонатора от глубины погружения поршня. Полученные зависимости использовать для идентификации видов колебаний.

3. Измерить, следуя инструкции к измерительной установке и с использованием , волновое сопротивление тороидального резонатора на основном виде колебаний.

4. По указанию преподавателя произвести методом малых возмущений идентификацию видов колебаний цилиндрического резонатора. Для этого последовательно вводить в отверстия в корпусе и крышке резонатора тонкий металлический стержень и по измеренному смещению частоты определить направление и относительную величину вектора напряженности электрического поля в месте возмущения. По данным измерений построить картины силовых линий электрического и магнитного полей и идентифицировать наблюдаемые виды колебаний.