Дослідження дисперсійних властивостей прямокутного хвилевода

Тема: дослідження дисперсійних властивостей прямокутного хвилевода

Мета: експериментально дослідити  дисперсійні властивості прямокутого хвилевода з хвилею Н₁₀ .

Хід роботи

Перелік приладів:

1.  Блок живлення;

2.  Генератор сигналів типу 51И;

3.  Вимірювальна лінія типу 33И;

4.  Хвилемір середньої точності типу 35ИМ;

5.  Міліамперметр типу М193.

Технічні характеристики генератора:

1.  Діапазон робочих частот 8,6 – 9,6 ГГц.

2.  Стабільність частоти ±1МГц.

3.  Вимірювання частоти з точністю ±5МГц.

4.  Максимальна вихідна потужність ≤7мВт.

5.  Точність відліку відносно вимірювальної потужності ±1дБ.

6.  Напруга живлення – 110В, 115В,  127В, 220В.

7.  Вихід – хвилевід перерізом 10×23 мм.

8.  Режим роботи – неперервний.

9.  Вихідний опір 1кОм.

Структурна  схема генераторів сигналів представлена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Структурна схема генераторів сигналів.

Умовні позначення схеми:

І – Високочастотний блок.

ІІ – Блок живлення.

1.Клістирний генератор.

2.Розгалужував.

3. Хвилемір.

4.Детекторна секція.

5. Мікроамперметр.

6.Атенюатор.
          7.Стабілізуючий випрямляч.

8.Маніпулятор.

9.Семижильний з’єднувальний кабель.

10.Хвилевід.

Технічні характеристики вимірювальної лінії:

1.  Вимірювання коефіцієнта           стоячої хвилі у діапазоні частот 8,1 – 12,8 ГГц.

2.  Переріз хвилеводу 10,2×22 мм.

3.  точність вимірювання коефіцієнту стоячої хвилі ≥5%, при самому коефіцієнті 1­­­­– 10.

4.  При роботі з модульованими генераторами ВЧ коливань для індикації використовують вимірювальний підсилювач.

5.  Перехідне затухання зонду (відношення потужності, що проходить по хвилеводу, до потужності, що поступає на детектор) – до 25дБ при заглиблені зонду на 1,5мм.

6.  Переміщення лоретки 62мм.

7.  Регулювання висоти 115 – 150мм від основи.

8.  Інтервал робочих температур +10 … +30 ⁰С.

9.  Вага 16кг, габарити 260×280×320 мм.

Схема конструкції вимірювальної лінії представлена на рисунку 2.

Рисунок 2 – Схема конструкції вимірювальної лінії.

Технічні характеристики хвилеміра:

1.  Дозволяє вимірювати довжину хвилі генератора 3см діапазону неперервних та імпульсних коливань.

2.  Максимальна потужність на вході хвилеводу 0,2 – 0,3 Вт.

3.  Працює без джерела живлення.

4.  Діапазон робочих температур +10 … +30 ⁰С, при відносній вологості 60%.

5.  При роботі з неперервними коливаннями, при детекторі середньої чутливості на вході детектора повинна бути забезпечена потужність біля 100мкВт.

На рисунку 3 наведена  структурна схема установки.

Рисунок 3 –Структурна схема лабораторної установки.

Умовні позначення схеми:

1.Блок живлення.

2.Ггенератор.

3.Хвилевідна вимірювальна лінія.

4.Хвилемір.

5.Міліамперметр.

Експериментальні виміри

1. Для виміру довжини хвилі в генераторі визначимо точки першого та третього мінімумів та за наступною формулою визначаємо довжину хвилі генератора:

                                                            λ_Г=l₃–l₁                                                           (1)

2. За формулою 2 визначаємо теоретичне значення довжини хвилі у хвилеводі

                                                           ,                                  (2)

де  λ_КР – критична довжина хвилі і дорівнює 46мм;

     λ_Г – довжина хвилі генератора, отримана експериментально.

3. Експериментально вимірюємо довжину хвилі у хвилеводі, аналогічно до того, як вимірювали довжину хвилі у генераторі.

Отримані данні в результаті цих досліджень та обрахувань приведені в таблиці 1.

Таблиця 1

№ п/п	lМІН Г. , мм	λГ , мм	, мм	lМІН ХВ. , мм	λХВ , мм
1	52,79	32,05	44,68	54,95	44,75
	20,74			10,2
2	52,22	31,67	43,67	48,65	43,85
	20,55			4,8
3	36,3	31,54	43,33	47,65	43,8
	4,76			3,85
4	54,22	30,94	41,79	52,95	40,85
	23,28			12,10
5	56,90	30,11	39,83	51,25	39,25
	26,79			12

Наведемо графік:

 

Рис. 4 – Графік залежності довжини  хвилі в хвилеводі від довжини хвилі в генераторі

4. Оскільки похибка, яку може дати хвилемір складає 0,005мм, а хвилевідна вимірювальна лінія – 0,01мм , то результуюча похибка при вимірюванні довжин хвилі експериментальним шляхом для генератора буде складати 0,01мм , а для вимірювальної лінії (з врахуванням технічних характеристик) – 0,05мм.

Висновок: було проведене дослідження дисперсійних характеристик прямокутного хвилеводу. Графік залежності довжини хвилі хвилеводу від довжини  хвилі генератора має практично лінійний характер, трохи випуклий в сторону осі абсцис.