2.2. Описание объекта наследований

Для исследований предлагаются отрезки стандартных прямоугольного, круглого и коаксиального волноводов. Их размеры указаны в прил. 2. На концах отрезков волноводов установлены короткозамыкающие металлические стенки.На боковых стенках волноводов, а также на одной из торцевых стенок круглого волновода, установлены цанговые гнезда для элементов возбуждения и отбора энергии, в качестве которых могут использоваться петли и штыри. В боковых стенках волноводов имеются отверстия малого диаметра, запредельные в исследуемом диапазоне частот для введения возмущающего тела в виде металлического штыря. Отверстия расположены таким образом, чтобы расстояние между ними было много меньше длины волны любого типа, распространяющегося в волноводе в данном диапазоне частот.

2.3. Описание измерительной установки

Измерения зависимости длины волны в волноводе и постоянной затухания от частоты производятся резонансным методом. Схема измерительной установки показана на рис. 2.6. Она состоит из генератора качающейся частоты1, индикатора2, частотомера3, направленных ответвителей4для контроля падающей мощности и5для подачи сигнала на частотомер, исследуемых макетов6,7,8, представляющих собой закороченные с двух сторон отрезки прямоугольного, круглого и коаксиального волноводов, элементов возбуждения и связи в виде петли и штыря и детекторной головки9, сигнал с которой поступает на индикатор2.

Исследуемые макеты волноводов возбуждаются от ГКЧ. Если на длине макета укладывается целое число полуволн:

то в отрезке волновода наблюдается резонанс и амплитуда сигнала, поступающего на индикатор, резко увеличивается (скобки в последнем выражении указывают, что нулевое значение индекса pможет быть только дляЕ-волн). Зная частоту резонансаи число полуволн, укладывающихся на длине макета, можно определить, соответствующую данной частоте и по найденным таким образом точкам построить дисперсионную характеристику волновода, воспользовавшись соотношениями (2.8) и (2.5). Для определения количества полуволн используется возмущающее тело, при введении которого в волновод происходит смещение резонансной частоты, пропорциональное квадрату напряженности электрического поля в месте расположения тела. Помещая возмущающее тело в различные отверстия и измеряя смещение резонансной частоты, можно определить число максимумов электрического поля, т. е. число полуволнна длине макета.

При резонансе поле в закороченном отрезке волновода имеет вид стоячей волны, т. е. функция имеет вид:

– для -волн

– для -волн

– для -волн

Для определения постоянной затухания необходимо измерить добротность резонатора, используя выражение

где – ширина резонансной кривой на уровне. С другой стороны,

где – циклическая резонансная частота;– энергия, запасенная в отрезке волновода (– энергия бегущей волны, запасенная в единице длины волновода).Суммарная мощность потерь определяется как мощность потерь в боковых и торцевых стенках, а также потерь на излучение через элементы возбуждения и связи. Для минимизации потерь связь резонатора с генератором и детекторной головкой выбирается максимально слабой. В этом случае, и этой величиной можно пренебречь.

Потери энергии в боковых стенках вычисляют по формуле: Следовательно,

Мощность, передаваемая по волноводу , пропорциональна групповой скорости и равна. Для стоячей волны энергия, запасенная в единице длины волновода. Таким образом, из (2.28) получаем

В первом приближении отношение возможно считать равным отношению площадей торцевых и боковых стенок резонатора.