Лектродинаміка та поширення радіохвиль: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт, страница 6

Рисунок 2.3

     Тобто парціальна плоска хвиля буде спрямована перемішатися вздовж хвилеводу, багатократно відбиваючись від вузьких стінок хвилеводу.

Для  пояснення явища дисперсії розглянемо детальніше розглянемо карту досліджуваного процесу (рис 2.4), залишивши під увагою лише плоску парціальну хвилю,

Рисунок 2.4.

яка поширює у напрямку ОА і падає на вузьку стіну хвилеводу у точці А під кутом φ₁ . Нехай цьому випадку буде відповідати, довжина хвилі генератора λ_г1. Фазовий фронт цієї хвилі у момент її збудження перетинав вісь oz у точці O. Далі, залишаючись перпендикулярним до напрямку поширення, через час, рівний одному періоду  Т гармонічного електромагнітного процесу, фронт цієї хвилі шлях рівний швидкості Сі знаходиться на лінії а1а1, перетинаючи вісь oz у точці В. Тобто вздовж хвилеводу фронт парціальної хвилі пройде шлях oB1, фазова швидкість дорівнюватиме V_ф1, а групова - V_гр1. 

     З прямокутного трикутника, де С є катет протилежний кутові φ_1, а V_ф1 – гіпотенуза матимемо V_ф1=С/sinφ1. З іншого прямокутного трикутника катет V_гр1 дорівнюватиме . Вирази для V_ф1 і V_гр1 можно переписати так:

звідки

cos=_.

     Якщо генератор матиме довжину хвилі , то cos=_. зросте , а це означатиме що парціальна хвиля падатиме під кутом   Положення фазового фронту змінюється так, що він збігатиметься з лінією a₂a₂. Фронт перетинатиме вісь oz у точці В₂.з рисунка видно, що фазова швидкість зросте до значення  V_ф2, а групова – зменшиться до значення V_гр2.

     Коли довжина хвилі генератора зросте до критичного значення , парціальна хвиля падатиме на стінку хвилеводу перпендикулярно (φ_кр=0), її фазовий фронт буде паралельним осі oz (лінія а_кра_кр) і його перетин в віссю oz відбудеться у точці , яка буде нескінченно далекою від точки 0, тобто фазова швидкість стане нескінченно великою, а групова дорівнюватиме нулю. Тобто при довжині хвилі генератора   поширення хвилі вздовж осі хвилеводу припиняються, а будуть спостерігатися  поперечні коливання між двома вузькими стінками, коли енергія працюючого генератора буде витрачатися у вигляді теплових втрат на нагрівання стінок хвилеводу та діелектрика, що знаходиться у колі точки збудження коливань 0. Кажуть, що при   хвилевід працює у закритому режимі, коли пошерення хвилі вздовж хвилеводу є неможливим. Рисунок 2.2а, який містить графіки функцій

    та , відповідає характеру процесів, дослідження з використанням концепції парціальних хвиль.

     Експериментальне дослідження дисперсних характеристик проводиться як залежність довжини хвилі у хвилеводі від довжини хвилі генератора. Довжина хвилі у хвилеводі  є прямопропорційною величиною фазової швидкості: , довжина ж хвилі генератора  Таким чином справедливою є формула:

яка повністю за характером збігається з дисперсною характеристикою:

     В  виконання лабораторної роботи дисперсна характеристика запишеться так:

а її графік представлено на рис. 2.2б

2 Опис лабораторної установки

     Структурна схема лабораторної установки зображена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5

1-  блок живлення.

2-  високочастотний блок генератора надвисоких частот типу S1 H.

3 – розв’язувальний атенюатор поглинаючого типу .

4 – вимірювальна хвилеводна лінія типу 33Н.

5 – міліамперметр типу М193.

6  – хвиле метр середньої точності типу 35 Н.

3  Домашнє завдання

1.  Ознайомитись з короткими теоретичними вузлами.

2.  Ознайомитись з порядком проведення роботи.

3.  Ознайомитись з контрольними запитаннями, проведених у цих методичних вказівках.

4  Порядок виконання роботи

1.  З дозволу викладача увімкнути усі прилади, що входять до вимірювальної установки, дати їм прогрітися протягом 10-ти хвилин.

2.   Настроїти установку на мінімальну довжину хвилі генератора , упевнитись що вимірювальна лінія працює у режимі к.з. (до відкритого кінця хвилеводу має бути під’єднана за допомогою струбцини к.з. пластина).