Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 17
ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ
Основные особенности измерений на СВЧ
Измерения на СВЧ сводятся либо к оценке коэффициента отражения (входного сопротивления) различных волноводных устройств, либо к оценке уровня сигнала (мощности или напряженности поля) на выходе устройств СВЧ генераторов, антенн и т.п.
Источником сигнала служит СВЧ генератор на клистроне, в ка честве индикаторов используются детекторные приемники, распределе ние напряженности поля в волноводе определяется с помощью измери тельной линии.
Рассмотрим основные особенности измерительных приборов и мето дику радиоизмерений на СВЧ.
Генераторы
На рис. 1 приведена типичная схема СВЧ генератора.
Рис. 1
СВЧ сигнал генерируется отражательным клистроном и через узлы установки выходной мощности, развязывающее устройство поступает в волноводный тракт.
Частота сигнала, генерируемого отражательным клистроном, зави сит, как известно, от двух параметров: настройки объемного резона тора и напряжения на отражателе. Перестройка объемного резонатора изменяет генерируемую частоту на несколько тысяч мегагерц и исполь зуется для грубой установки частоты. Напряжение на отражателе изме няет частоту на несколько десятков мегагерц; эта регулировка ис пользуется обычно для более точной установки частоты. В генераторах СВЧ соответствующие регулировки осуществляются с помощью ручек "Частота ("Установка, частоты") и "Отражатель". Так как одно и то же значение частоты может быть установлено при разных взаимных по ложениях этих ручек, необходим контроль частоты, который осущест вляется с помощью волномера перестраиваемого объемного резонато ра, на шкале которого нанесены значения резонансной частоты. Волно мер связан с волноводным трактом генератора; если частота настройки генератора совпадает с частотой СВЧ сигнала, амплитуда колебаний в резонаторе максимальна. Сигнал с выхода резонатора поступает на стрелочный прибор, максимальное показание которого свидетельствует о настройке на заданную частоту. Обычно на приборе имеется ручка "Чувствительность волномера", позволяющая подобрать величину откло нения стрелки, удобную для настройки.
При перестройке объемного резонатора меняются условия возбуж дения колебаний в отражательном клистроне, а при значительной пе рестройке частоты может возникнуть необходимость изменить напряжение на отражателе. Кроме того, может возникнуть необходимость в подстройке устройства связи клистрона с волноводом ручкой "Коррек ция". Критерием настройки этих двух параметров является максималь ная мощность СВЧ сигнала в волноводном тракте. Для контроля мощнос ти служит измеритель мощности мост постоянного тока; в одно из его плеч включен термистор (резистор, сопротивление которого зави сит от температуры), помещенный в волноводную секцию. В одну из ди агоналей моста подается постоянное напряжение, которое можно изме нять ручками "Установка нуля". Индикатором служит микроамперметр, используемый в волномере, переключаемый тумблером "Волномер-термистор" к соответствующей цепи. СВЧ мощность подогревает термистор, изменяя тем самым его сопротивление и вызывая разбаланс моста.
Последовательность установки частоты
1. Включить прибор и прогреть в течение 15-20 мин.
2. Если в приборе имеется несколько диапазонов, установить нужный ручкой "Диапазон".
3. Ручкой " Частота" установить заданное значение час тоты.
Примечание. Как правило, в СВЧ генераторах шкала частот проградуирована в безразмерных единицах; в этом случае на приборе долж на быть табличка перевода делений шкалы в значения частоты.
4. Ручку "Установка мощности" или "Начальный уровень" устано вить в положение, соответствующее минимальному уровню выходной мощ ности. Сбалансировать термисторный мост. Ручку "Установка мощности" или "Начальный уровень" поставить в положение, соответствующее мак симальному уровню выходной мощности.
5. Вращая ручки "Отражатель" и "Коррекция", добиться макси мального отклонения стрелки индикатора при этой мощности.
6. Установить на шкале волномера заданное значение частоты.
7. Подключить индикаторный прибор к волномеру и, плавно вращая ручки "Частота" и "Отражатель", добиться максимального отклонения стрелки.
Примечание. При изменении напряжения на отражателе изменяется и мощность, генерируемая клистроном. Поэтому при выполнении п. 7 же лательно пользоваться в основном ручкой "Частота"; если же в ходе настройки пришлось существенно изменить положение ручки "Отража тель", необходимо вновь проделать операции по пп. 5 и 7.
Переключатель "Род работы" позволяет изменять вид модуляции генератора. В положении "Внешн." или "Н.Г" модуляция отсутствует. В положении "Внутр." или " " на отражатель клистрона от генерато ра, имеющегося в приборе, поступает прямоугольное напряжение с час тотой 1 кГц, в результате чего СВЧ сигнал будет промодулирован по амплитуде. В лабораторных работах используется именно этот вид мо дуляции, т. к. индикатором служат микровольтметры переменного то ка (измерительные усилители).
Узел установки мощности состоит из одного или нескольких атте нюаторов. Основная деталь аттенюатора диэлектрическая пластина, покрытая поглощающим слоем и помещенная в волновод параллельно уз кой стенке. При вращении ручки регулировки аттенюатора поглощающая пластина перемещается поперек широкой стенки. Если пластина распо ложена у узкой стенки поглощение минимально; при приближении ее к оси волновода поглощение растет и достигает максимума, когда плас тина находится на оси волновода (при этом предполагается, что в волноводе распространяется волна ). Затухание, вносимое таким аттенюатором, может достигать 2030 дБ.
Поскольку отражательный клистрон является автогенератором, для обеспечения стабильности частоты и уровня мощности необходимо защитить его от отраженной волны. Для этого можно использовать аттенюа тор узла установки мощности, затухание которого должно быть не меньше 1015 дБ. С этой же целью в схему измерений желательно вклю чить ферритовый вентиль невзаимный волноводный узел, затухание которого зависит от направления распространения радиоволн в нем. Волна, распространяющаяся в "прямом" направлении (обозначенном стрелкой на корпусе узла), проходит его практически без потерь; "обратная" волна, возникшая в результате отражений от волноводного тракта, подключенного к генератору, ослабляется на 2030 дБ.
В десятисантиметровом диапазоне волн используются триодные генераторы СВЧ. В приборах этого диапазона отсутствует ручка "Отража тель", но имеется ручка "Подстройка". С ее помощью добиваются вы полнения условий возбуждения в автогенераторе. Частота контролируется с помощью волномера, а мощность по индикаторному прибору, который в подобных генераторах подключается к диодному детектору. Аналогично может быть построен узел контроля мощности в некоторых генераторах трехсантиметрового диапазона.
Детекторные секции
1 2 3
5 4 6
Рис. 2
Детекторные секции используются для преобразования СВЧ сигнала в сигнал постоянного тока (при отсутствии модуляции) или в напряже ние, воспроизводящее закон модуляции. В качестве детектора исполь зуется полупроводниковый (германиевый или кремниевый) точечный диод, помещенный либо непосредственно в волновод, либо в резонатор, связанный с этим волноводом. На рис. 2 изображена схема устройства типичной волноводной секции, используемой в радиоизмерительной аппаратуре.
Здесь 1 диод; 2 коаксиальная линия; 3 короткозамыкающий поршень; 4 низкочастотный выход; 5 волновод; 6 регулировочный винт.
Диод является как бы продолжением центрального проводника короткозамкнутой коаксиальной линии. Конструкция головки позволяет немного изменять длину этой линии, осуществляя таким образом наст ройку коаксиального резонатора. Это дает возможность скомпенсиро вать паразитные емкости и индуктивности элементов конструкции дио да. Короткозамыкающий поршень 3 перемещается вдоль волновода с помощью регулировочного винта 6 и служит основным элементом настройки секции. При настройке подбирают положения поршня и коаксиальной ли нии, соответствующие максимальному сигналу на низкочастотном выходе.
Другой вариант детекторной секции будет описан в разделе, пос вященном измерительной линии.
Калибровка детектора
При обработке результатов измерений на СВЧ необходимо выяс нить, какой величине пропорциональны показания измерительного при бора, подключенного к низкочастотному выходу детекторной секции мощности, подводимой к ней, или напряженности поля в волноводе. Де ло в том, что вольт-амперная характеристика диода нелинейна: при малых напряжениях, приложенных к выпрямляющему переходу, она близка к квадратичной, при больших к линейной. Поэтому при измерениях всегда необходимо производить калибровку детектора. Один из методов калибровки описан в работе № 1.
Если в измерительной установке имеется калиброванный аттенюа тор, можно воспользоваться следующей методикой оценки характеристи ки детектора. Затухание аттенюатора изменяется на 3 дБ, что соответствует изменению мощности, поступающей на детектор, в два раза. Если характеристика детектора квадратична, напряжение на его выхо де изменится в два раза. Такой методикой удобно пользоваться, если в ходе измерений СВЧ сигнал, поступающий на детектор, меняется не более чем на 510 дБ.
Еще более грубую оценку характеристики детектора можно сделать по уровню выходного сигнала. Если сигнал на низкочастотном выходе детекторной секции не превышает нескольких милливольт, характерис тику детектора можно считать квадратичной.
Измерительные усилители
Измерительные усилители служат индикаторами, которые в сочета нии с детекторной секцией образуют высокочувствительный измеритель ный приемник. Обычно это низкочастотные малошумящие усилители, позволяющие усиливать и измерять сигналы от нескольких микровольт до десятков и сотен милливольт на частотах 10020000 Гц. Типичная функциональная схема измерительного усилителя приведена на рис. 3.
Усилитель может работать в двух режимах: широкополосном (когда одинаково усиливаются сигналы всех частот в пределах полосы пропус кания) и узкополосном. Избирательный каскад, как пра-
Рис. 3
вило, имеет добротность 1015 и может быть настроен на любую частоту в рабочем диапазоне усилителя. При использовании избирательного режима замет но снижается уровень помех и собственных шумов на выходе усилителя. Источник калиброванного сигнала позволяет контролировать и устанав ливать коэффициент усиления.
Измерительная линия
Измерительная линия предназначена для определение характера распределения поля вдоль волновода (измерения КСВ и коэффициента отражения от нагрузки). Устройство линии схематически изображено на рис. 4, на котором обозначено: 1 волновод; 2 каретка; 3 зонд; 4 стержень; 5 гайка; 6 наружная трубка; 7 внутренняя трубка; 8 бесконтакт ный поршень; 9 контактный поршень; 10 диод.
5
6
7
8
9 10
2 1
3
Рис. 4
В центре широкой стенки прямоугольного волновода 1 с волной прорезана узкая продольная щель. Измерительный узел укреплен на каретке 2, которая может перемещаться вдоль волновода. Этот узел состоит из зонда 3, играющего роль приемной антенны, двух коакси альных резонаторов, настраиваемых поршнями 8 и 9, и детекторного диода. Настройкой внутреннего резонатора компенсируют реактивность зонда, внешнего детекторного диода. Глубина погружения зонда в волновод может изменяться с помощью гайки 5. Глубину погружения зонда следует брать возможно меньшей, чтобы искажения поля в волно воде были минимальными. После установки глубины погружения зонда линия настраивается с помощью поршней 8 и 9 таким образом, чтобы показания прибора, подключенного к диоду, были максимальны.
Указания по технике безопасности
При выполнении лабораторных работ необходимо помнить, что СВЧ излучение оказывает вредное влияние на организм человека. Наиболее уязвимы глаза. Поэтому включать генератор на излучение следует только в момент проведения измерения. Подготовка пpибopoв к работе производится при участии преподавателя, ведущего занятия.
Требования к содержанию и оформлению отчета
В отчете необходимо привести:
1) блок-схему измерений;
2) результаты предварительных расчетов;
3) результаты измерений в виде таблиц и графиков. На графиках обязательно наносятся экспериментальные точки;
4) выводы по работе. В выводах следует привести анализ полу ченных результатов с указанием возможных причин расхождений теории и эксперимента.
Работа № 1
СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
В ВОЛНОВОДЕ
Теоретическая часть
Как известно, для передачи электромагнитной волны не требуется каких-либо проводников, их роль сводится к предупреждению рассеива ния энергии в пространстве. В этом смысле и говорят о направляющих системах как об устройствах, направляющих энергию от генератора к нагрузке. В настоящее время в радиоэлектронной аппаратуре используются самые разнообразные направляющие системы: двухпроводные и коаксиальные линии, металлические и диэлектрические волноводы, квазиоптические линии. Данная работа посвящена исследованию структуры поля в одном из наиболее распространенных типов направляющих сис тем прямоугольном металлическом волноводе.
Электромагнитное поле в прямоугольном волноводе
Электромагнитное поле в волноводе, в отличие от двухпроводных и коаксиальных линий, обязательно имеет составляющую электрического или магнитного поля, направленную вдоль оси (рис. 1).
В соответствии с этим различают:
Рис. 1
1) волны типа (), или поперечно-электрические. Эти волны имеют продольную и поперечную составляющие магнитного поля и только поперечные составляющие электрического;
2) волны типа (), или поперечно-магнитные. Они имеют продольную и поперечную составляющие электрического поля и только поперечные составляющие магнитного.
Структура поля определяется в результате решения краевой зада чи для регулярного однородного (т.е. имеющего неизменные свойства вдоль осей ) волновода с идеально проводящими стенками, за полненного диэлектриком без потерь. Это решение показывает, что в таком волноводе может существовать бесчисленное множество типов волн, однако не все из них распространяются большинство быстро затухает вблизи источника.
Характер электромагнитного поля в волноводе определяется зна чением постоянной распространения
,
где постоянная распространения для свободного пространства; параметры диэлектрика, заполняющего волновод; длина волны в свободном пространстве; критическая длина волны.
Если , то вещественна, и поле в волноводе носит ха рактер бегущей волны; при мнимая, и поле будет ква зистатическим, затухающим по мере удаления от источника.
Для волны в прямоугольном волноводе составляющие электро магнитного поля имеют следующий вид:
(1)
Здесь характеристическое сопротивление.
Согласно принятой системе обозначений типов волн индексом у буквы или определяют число вариаций поля вдоль осей и соот ветственно. Как видно из (1), поле волны типа изменяется только вдоль координаты , а от не зависит. На рис. 2 изображена в виде силовых линий структура электромагнитного поля волны ( си ловые линии электрического поля, си-
ловые линии магнитного по ля). Длина волны типа в волноводе:
. (2)
Структура поля изображена для фиксированного момента времени. С течением времени картина поля смещается вдоль оси с фазовой скоростью
Рис. 2
, (3)
где скорость в свободном пространстве.
Энергия пере носится с групповой скоростью
. (4)
Волна имеет наибольшее значение из всех типов поля, существующих в прямоугольном волноводе, и всегда можно выбрать раз меры волновода так, чтобы для выполнялось условие распростране ния , а для остальных типов волн . Поэтому волна называется волной основного типа для прямоугольного волновода.
Кроме волн основного типа, существуют и при выполнении усло вия могут распространяться и высшие типы волн.
До настоящего времени речь шла о свойствах поля в волноводе без потерь. Наличие потерь изменяет характер электромагнитного поля в волноводе. Показатели эскспонент в (1) станут комплексными:
,
где фазовая постоянная; коэффициент затухания.
Тогда
. (5)
Следовательно, амплитуда поля по мере его распространения уменьшается по экспоненциальному закону. Строго говоря, изменяется и длина волны в волноводе, однако при небольших потерях это измене ние незначительно.
Зависимость от частоты и размеров волновода для волны приведена на рис. 3. По мере приближения к критической частоте потери растут за счет уменьшения групповой скорости (4); при увеличении частоты увеличивается за счет уменьшения толщины скин-слоя.
, дБ/м
0,4
0,3
0,2
0,1
, ГГц
0 10 20 30 40
Рис. 3
Итак, структура поля в волноводе сильно зависит от длины волны и его размеров. Такая зависимость, как известно, отсутствует для волн типа в двухпроводных и коаксиальных линиях. Однако при ис следовании режима прямоугольного волновода можно воспользоваться такими понятиями теории длинных линий, как коэффициент стоячей вол ны, волновое сопротивление, коэффициент отражения и т.д., и приме нять при расчетах круговую диаграмму для длинных линий.
В самом деле, как для волновода, так и для длинной линии зависимость поля от продольной координаты имеет вид:
,
где постоянная распространения для волны данного типа.
Мощность, переносимая волной в волноводе, как и в длинной ли нии, определяется лишь поперечными составляющими поля. Наконец, для волновода вводится характеристическое сопротивление, которое, как и для длинной линии, определяется отношением поперечных составляющих напряженностей электрического и магнитного полей. Поэтому для исс ледования режима и расчета элементов согласования волноводов вво дится понятие линии, эквивалентной волноводу. Процесс передачи энергии в этой линии описывается с помощью эквивалентных напряжений и тока , которые вводятся произвольно и физического смысла не имеют.
Обычно напряжение в эквивалентной линии пропорционально напря женности поперечной составляющей электрического поля в волноводе, а ток поперечной составляющей магнитного поля, хотя отношение / необязательно должно равняться характеристическому сопротивлению волновода.
При определении условий согласования волноводов разного попе речного сечения, в которых распространяется волна равенства характеристических сопротивлений, стыкуемых волноводов оказывается недостаточно для согласования, поскольку величина не зависит от размера . В то же время эксперимент показывает, что при соединении волноводов с разными значениями в плоскости стыка возникают отражения. В связи с этим для волноводов, в которых распространяется волна типа , вводят, кроме характеристического, еще и эквивалент ное сопротивление.
В двухпроводных, коаксиальных и подобных им линиях передачи эквивалентное сопротивление может быть определено тремя путями че рез значения:
а) напряжения и тока;
б) передаваемой мощности и тока;
в) передаваемой мощности и напряжения (все три подхода дают одинаковый результат). Те же определения в применении к волноводу дают различные результаты:
a) ;
б) ;
в) ,
что указывает на приближенный характер определений эквивалентного сопротивления для волновода.
Однако, несмотря на неоднозначность, понятие в любом из пе речисленных определений позволяет решать вопросы согласования волноводных трактов с разными размерами поперечных сечений, если эта разница не превышает 15±20 %. Скачкообразное изменение размера вол новода приводит не только к изменению сопротивления эквивалентной линии: эквивалентная схема такой неоднородности представляет собой трансформатор, одна из обмоток которого шунтирована реактивным соп ротивлением. Подбор равных значений не устраняет отражений, выз ванных этим сопротивлением. Полное согласование может быть достиг нуто лишь с помощью соответствующих компенсирующих элементов.
Как известно, при стыковке двух линий, имеющих эквивалентные сопротивления и , коэффициент отражения в месте стыковки
.
Согласование этих линий можно осуществить в помощью четверть волнового отрезка линии с эквивалентным сопротивлением
.
Введение эквивалентной линии позволяет описывать в терминах теории цепей и другие волноводные неоднородности. Наличие таких неоднородностей в волноводе приводит к появлению отраженной волны. Естественно, что и в эквивалентной линии должны существовать отра женные волны напряжения и тока.
Неоднородности в волноводе будет соответствовать некое сопротивление (в общем случае комплексное), включенное в эквивалентную линию. Значение этого сопротивления определяется соотношением амплитуд падающей и отраженной волн, а характер реактивности раз ностью фаз для напряжения и тока (в волноводе электрического и магнитного полей) отраженной волны. Именно поэтому говорят, что неоднородность в волноводе имеет, например, индуктивный характер, если магнитное поле отраженной волны отстает по фазе от электрического.
Для компенсации отражений от неоднородностей в волноводе ис пользуют диафрагмы, штыри и шлейфы.
Диафрагмы образуются в результате введения в волновод тонких металлических поперечных перегородок. Эквивалентная проводимость перегородок, в зависимости от их вида, будет индуктивной (рис. 4, а), емкостной (рис. 4, б) или резонансной (рис. 4, в); в соответствии с этим диафрагмы называются индуктивной, емкостной и резонансной. Ве личина нормированной проводимости диафрагм, рассчитанная с учетом структуры поля, для индуктивной диафрагмы:
а б
в
Рис. 4
;
для емкостной диафрагмы:
.
Штыри, введенные в волновод, также могут иметь емкостную, индуктив ную и резонансную эквивалентные проводимости, что зависит от длины штыря и его расположения в волноводе. В частности, штырь, изобра женный на рис. 5, ведет себя как разомкнутая линия, включенная па раллельно волноводу. Поэтому его эквивалентная проводимость будет емкостной при , индуктивной при , а при штырь подобен последовательному контуру, шунтирующему волновод.
Шлейф представляет собой волноводный тройник, в одно из плеч которого введен короткозамыкающий поршень; его перемещение изменяет значение проводимости, вносимой шлейфом в линию (см. [1 c. 170]).
Рис. 5
Цель работы
1. Исследование зависимости структуры поля в волноводе от ха рактера и величины нагрузки.
2. Измерение проводимости волноводных диафрагм.
3. Исследование поля в волноводе с потерями.
4. Исследование проводимости скачкообразной неоднородности.
Задание
При подготовке к работе
1. Построить графики распределения мгновенных значений составляющих векторов ; ; для волны типа в прямоугольном волноводе при следующих режимах: а) коротком замыкании; б) нагрузке на конце линии или ( < ); в) нагрузке на конце линии или .
2. Рассчитать длину волны в волноводе, фазовую и групповую скорости и построить структуру поля для типов волн, указанных в таблице.
|
Параметры |
Номер бригады |
||
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Частота, Гц |
9109 |
9,3109 |
9,6109 |
|
Размер волновода, мм |
23х10 |
23х10 |
23х10 |
|
Тип поля |
3. Рассчитать КСВ и коэффициент отражения при стыковке волно водов, поперечные сечения которых имеют размеры 23х10 и 23х5 мм. Рассчитать размеры четвертьволнового трансформатора, согласующего эти волноводы.
4. Ознакомиться с устройством и принципом действия волноводной измерительной линии, генератора СВЧ, измерительного усилителя и де текторной секции.
5. Изучить методы измерений параметров устройств СВЧ и соста вить методику измерений в соответствии с объемом работ, перечислен ных в разделе "В лаборатории".
6. Составить функциональную схему измерений в соответствии с заданием.
В лаборатории
Установка содержит генератор сантиметрового диапазона, измери тельную линию, набор диафрагм, согласованную волноводную нагрузку, металлические заглушки, поглощающую пластину.
Перед началом работы установить частоту генератора по указанию преподавателя, ведущего занятия.
1. Закрыть конец волновода металлической заглушкой. С помощью измерительной линии снять зависимость показаний индикатора измери тельной линии от положения зонда в короткозамкнутом волноводе. Из мерить длину волны в волноводе . Отметить положение одного из уз лов стоячей волны опорную точку ().
2. Снять короткозамкнутую заглушку с конца волноводного тракта и получить картину распределения напряженности электрического поля по длине волновода. Убедиться в одновременном существовании бегущей и стоячей волн. Объяснить результат.
3. Подключить к измерительной линии согласованную нагрузку и убедиться в существовании только бегущей волны. Поочередно устано вить между линией и согласованной нагрузкой диафрагмы, соответству ющие разным значениям и . Снять зависимость показаний индикатора от координаты для каждого случая. Построить зависимость .
4. Подключить к измерительной линии нагрузку с сечением волно вода 23х5 мм и измерить ее входное сопротивление.
5. Установить в волновод поглощающую пластину и снять зависи мость напряженности поля от продольной координаты.
При подготовке отчета
1. Проградуировать индикаторное устройство измерительной линии с целью установления зависимости показаний индикатора от мощности, поступающей на него. Для этого воспользоваться результатом п. 1 по распределению электрического поля вдоль оси волновода:
,
где отсчет по измерительному прибору; координата по оси волновода.
Учитывая, что при стоячей волне в волноводе относительная на пряженность электрического поля выражается соотношением
,
где координата опорной точки, определенная в п. 1, рассчитать зависимость и построить график , являющийся искомой градуировочной кривой.
При малых показаниях прибора характеристика индикаторного уст ройства близка к квадратичной.
Для определения диапазона 0…, внутри которого харак теристика может считаться квадратичной, построить график градуировочной кривой в координатах .
Линейный участок этого графика соответствует квадратичному участку характеристики индикаторного устройства. Построить эпюру распределения относительной напряженности электрического поля вдоль волновода при коротком замыкании в конце.
2. Пользуясь круговой диаграммой для длинных линий, рассчитать входное нормированное сопротивление нагрузок, для которых проводи лись измерения в пп. 2, 3 и 4.
Контрольные вопросы
1. Основные типы направляющих систем и основные типы волн в них.
2. Отличие полей в волноводах от полей в коаксиальных (и дру гих подобных) линиях.
3. Режимы работы волноводов.
4. Основной тип поля в волноводе. Преимущества работы на волне основного типа.
5. Смысл индексов и в обозначении типов поля.
6. Концепция парциальных волн.
7. Структура поля и основные параметры волн типа , в прямоугольных волноводах.
8. Зависимость параметров волн от частоты и размеров волновода.
9. Структура поля и основные параметры волн типа , в круглых волноводах.
10. Структура токов в стенках прямоугольных и круглых волново дов для волн, перечисленных в пп. 7 и 8. Излучающие и неизлучающие щели.
11. Способы возбуждения волноводов.
12. Зависимость мощности, передаваемой по волноводу, от составляющих электромагнитного поля, частоты (длины волны) генератора и размеров волновода.
13. Предельная мощность, передаваемая по волноводу. Что проис ходит при превышении предельной мощности?
14. Зависимость потерь в стенках прямоугольного волновода от частоты (длины волны).
15. Распределение составляющих поля в волноводе при коротком замыкании, открытом конце волновода, индуктивной и емкостной наг рузках.
16. Характеристическое и эквивалентное сопротивление волновода.
17. Виды неоднородностей в волноводе и их эквивалентные схемы.
18. Функциональная схема установки и методика проведения эксперимента.
19. Функциональная схема лабораторного генератора СВЧ.
20. Функциональная схема измерительного устройства.
21. Устройство измерительной линии.
22. Определение сопротивления нагрузки с помощью круговой ди аграммы для длинных линий.
23. Градуировка индикаторного устройства.
24. Определение размеров волновода для работы на волне задан ного типа по известной частоте генератора.
25. Устройство и принцип действия волноводных согласующих шлейфов.
Библиографический список
1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Ч. 1. М.: Высшая школа, 1970. С. 13-17, 49-67, 73-77. 126-132. 137-157, 194-209.
2. Бова Н.Т., Лайхман Т.Б. Измерение параметров волноводной передачи. Киев: Техника, 1968.
Дополнительный список
1. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. ,T. 1. М.: Советское радио, 1965.
2. Саусворт Дж. Принципы и применения волноводной передачи. М.: Советское радио, 1955.
Работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ПОЛЯ В РЕЗОНАТОРАХ ВОЛНОВОДНОГО ТИПА
Теоретическая часть
В диапазонах ультракоротких и более длинных волн в качестве колебательной системы обычно применяется контур, состоящий из ин дуктивности , емкости и сопротивления потерь . Основными параметрами колебательных систем являются резонансная частота и добротность . С целью увеличения резонансной частоты контура приходится уменьшать его индуктивность, так как ми нимальная величина емкости, как правило, ограничивается другими элементами устройства. В пределе катушка индуктивности вырождается в один виток, размеры которого имеют тот же порядок, что и длина волны, и контур интенсивно излучает электромагнитную энергию в ок ружающее пространство. Вместе с тем увеличиваются и тепловые потери вследствие сильного поверхностного эффекта в проводниках. Все это приводит к тому, что добротность колебательного контура по мере укорочения резонансной длины волны уменьшается и уже на волнах де циметрового диапазона становится недопустимо низкой.
Рис. 1
Дальнейший рост резонансной частоты может быть осуществлен пу тем параллельного соединения витков , , …, , образующих результирующую индуктивность (рис. 1). При достаточно большом числе витков получится замкнутая поверхность, которая вместе с пластинами конденсатора полностью ограничит диэлектрический объем. В таких ко лебательных системах, называемых резонаторами, потери энергии на излучение практически отсутствуют и, кроме того, значительно снижа ются тепловые потери, т. к. проводники с током имеют весьма боль шие поверхности. Вследствие этого резонаторы СВЧ обладают высокой добротностью.
Существует большое количество различных типов резонаторов, отличающихся друг от друга формой металлической поверхности.
Прямоугольный и цилиндрический резо наторы представляют собой отрезки соответствующих волноводов, ограни ченные с двух сторон плоскими прово дящими стенками.
Задача о собственных колебаниях в резонаторах волноводного типа без потерь сводится к интегрирова нию уравнений Максвелла:
;
в диэлектрическом объеме при граничных условиях . Из решения этой задачи следует, что в отсутствие вынуждающих источни ков электромагнитное поле в идеальном резонаторе изменяется по гар моническому закону с угловой частотой , называемой собственной частотой, а между векторами и имеется фазовый сдвиг, равный .
Рассмотрим происходящий в резонаторе волноводного типа процесс подробнее [3]. Пусть в волноводе с поперечным сечением произвольной формы вдоль оси распространяется бегущая волна, любая составляющая поля которой описывается уравнением
,
где амплитуда произвольной составляющей поля, зависящая от поперечных координат и ; круговая частота; коэффициент распространения.
В результате отражения от поперечной стенки возникает отраженная волна, распространяющаяся в обратном направлении:
,
причем знак перед амплитудой волны зависит от граничных условий для составляющей поля на поперечной стенке.
Найдем сумму этих волн при условии, что они однотипны и их амплитуды одинаковы, т.е.
,
откуда находим два выражения для суммарного поля:
;
.
Это поле представляет собой в обоих случаях стоячую волну. На рис. 2 приведен график зависимости поля от координаты в разные моменты времени.
Картина поля не перемещается вдоль волновода. Меняется только значение поля во времени по гармоническому закону. Вдоль оси выделяются неподвижные точки, в которых поле равно нулю (уз- лы), и точки, в которых существует удвоенная амплитуда поля (пучности). При переходе через узел фаза поля меняется скачком на 1800, а в интервале между двумя соседними узлами фаза неизменна.
Рис. 2
Так как карти на поля неподвижна и есть точки с нулевыми значениями поля, то пе редача энергии вдоль волновода в стоячей волне отсутствует. Поэтому в случае стоячих волн в волноводе появляется принципиальная возможность установки поперечных стенок там, где равна нулю поперечная составляющая электрического поля и есть только поперечная составля ющая магнитного поля. Очевидно, :что расстояние между этими стенками должно быть кратно половине длины волны в волноводе , при этом поле стоячей волны в волноводе не изменяется, т. к. выполне ны все граничные условия, т.е.
, (1)
где =0, 1, 2,...
Поле в объемном резонаторе волноводного типа такое же, как и в волноводе со стоячей волной. Поэтому как в волноводе может сущест вовать бесконечное число волн типа и , так и в резонаторе может существовать соответственно бесконечное количество колебаний типа и , каждое из которых имеет свою резонансную частоту.
Резонансные частоты и структура полей [1], [3]
Для определения резонансной частоты объемного резонатора используем условие резонанса (1), откуда длина волны в волноводе, со ответствующая резонансу
. (2)
Длина волны в волноводе связана с длиной волны генератора следую щим соотношением:
, (3)
где критическая длина волны.
Из (3) находим
. (4)
Подставляя в (4) длину волны , соответствующую резонансу (2), получаем резонансную длину волны и частоту:
(5)
где , параметры заполнения резонатора.
Прямоугольные объемные резонаторы
В этом случае критическая длина волны определяется формулой
,
и формула резонансной длины волны приобретает вид
.
Резонансная длина волны и структура поля зависят от трех ин дексов, поэтому различают колебания типа и ; это относится и к резонаторам на основе круглого волновода.
Из требования соответствия граничным условиям следует, что ко лебания в резонаторе существуют, если нулю равен не более чем один индекс.
Картины полей колебаний в резонаторах соответствуют картинам полей стоячих волн в волноводах аналогичных типов. Основным типом колебаний прямоугольных резонаторов является колебание (рис. 3).
+
+ + +
+
Рис. 3
Цилиндрические объемные резонаторы
В этих резонаторах, как и в прямоугольных, существует беско нечный ряд резонансных полей и частот, резонансная длина волны оп ределяется соотношением (5), в котором для колебаний типа
, (6)
где -й корень функции Бесселя -го порядка; радиус основания резонатора.
Для волны типа
, (7)
где -й корень первой производной функции Бесселя -го порядка.
Значения корней и для некоторых типов колебаний приве дены в табл. 1 и 2.
Таблица l
|
Номер корня |
|||
|
=0 |
=1 |
=2 |
|
|
1 |
2,405 |
3,832 |
5,135 |
|
2 |
5,52 |
7,016 |
8,417 |
|
3 |
8,654 |
10,173 |
11,650 |
Таблица 2
|
Номер корня |
|||
|
=0 |
=1 |
=2 |
|
|
1 |
3,832 |
1,840 |
3,054 |
|
2 |
7,016 |
5,335 |
6,705 |
|
3 |
10,173 |
8,536 |
9,965 |
Колебания типа являются основными и соответствуют основной волне типа (рис. 4).
Колебания типа соответствуют волне типа (рис. 5).
Добротность резонаторов
Добротность один из основных параметров объемного резонатора, характеризующий его резонансные свойства. Величина добротности определяется отношением энергии , запасенной в резонаторе, энергии , рассеиваемой за период колебаний , т.е.
.
Рис. 4
+ + + + +
. . . . .
Рис. 5
Рассеивание энергии происходит как в самом резонаторе, так и в связанных с ним внешних цепях. В связи с этим существует три различных понятия добротности:
собственная (ненагруженная) добротность резонатора, учитывающая потери энергии только в самом резонаторе;
внешняя добротность, учитывающая потери энергии во внешних цепях, связанных с резонатором;
нагруженная добротность, учитывающая потери энергии как в самом резонаторе, так и во внешних цепях.
Значения собственной, внешней и нагруженной добротности связаны уравнением
.
Нагруженная добротность резонатора может в общем случае резко отличаться от собственной добротности . Величина одного и того же резонатора мажет изменяться в широких пределах за счет изменения связи с нагрузкой и возбуждающим генератором, который для резонатора также является нагрузкой. Очевидно, что при этом всегда выполняется неравенство <.
Расчет добротности по строгим уравнениям обычно затруднен из-за сложности определения потерь в стенках и органах механической настройки. Поэтому невысокая точность теоретических расчетов вели чин делает особенно важным вопрос об ее экспериментальном определении.
Практически добротность резонаторов с двумя элементами связи, включенных по схеме четырехполюсника, обычно определяется по ширине резонансной кривой проходящей мощности. В основе метода измерения добротности резонаторов по ширине резонансной кривой лежит извест ное соотношение
, (8)
где резонансная частота; полоса пропускания по уровню 0,5 от максимального пока зания прибора.
Метод пробного тела
Исследование структуры поля объемного резонатора волноводного типа в данной лабораторной работе производится методом, основанным на изменении резонансной частоты резонатора под действием пробного тела.
Пусть резонатор 2 объема , заполненный воздухом с диэлектри ческой проницаемостью и магнитной проницаемостью , возбуждает ся от источника электромагнитных колебаний 1 (рис. 6) (=1/120 Ф/м; =120/с Гн/м; =3108 М/с).
Часть энергии из него отводится на детектор 3. Выпрямленный сигнал регистрируется измерительным прибором 4.
Собственная частота объемного резонатора . На резонансной частоте запасенная в резонаторе максимальная энергия электрического поля равна максимальной энергии магнитного поля . Это энергетическое условие резонанса.
Рис. 6
Если в резонатор ввести небольшое пробное диэлектрическое тело с параметрами >, =, то энергия электрического поля из менится, т. к. диэлектрик запасает электрическую энергию.
Условие = теперь будет выполняться на некоторой другой частоте. Исследования показали, что изменение частоты про порционально изменению запасенной электрической энергии:
,
где коэффициент пропорциональности.
Запасенная диэлектриком энергия пропорциональна квадрату поля в точке, в которой находится пробное тело.
1
0,5
Рис. 7
Таким образом, перемещая по резонатору, в котором возбуждены колебания, пробное тело и измеряя , можно определить относитель ную величину электрического поля.
Но непосредственное измерение величины затруднительно, поскольку пробное тело малых размеров приводит к малым изменениям . Поэтому можно поступить следующим образом.
Частотная характеристика резонатора (рис. 7) может быть описана зависимостью
,
где показание измерительного прибора 7 (см. рис. 7) на частоте резонанса , когда пробное тело выведено; , полоса пропускания резонатора.
Если частоту генератора выбрать на середине линейного участка частотной характеристики невозмущенного резонатора, что соответствует показанию измерительного прибора , то введение пробного тела изменит частоту резонатора, а следовательно, и показания прибора на величину .
Относительная напряженность электрического поля
.
Таким образом, используя тот факт, что изменения показаний индика тора функционально связаны с изменением собственной частоты резона тора, а следовательно, и с величиной напряженности электрического поля в месте нахождения пробного тела, можно снять картину распре деления поля в резонаторе, перемещая пробные тела в заданных направлениях.
Более подробно метод пробного тела изложен в [2].
В данной лабораторной работе используются два пробных диэлект рических (>, =) тела, одно из которых перемещается вдоль цилиндрического резонатора, а другое по его диаметру.
Цель работы
1. Снятие резонансной характеристики и определение добротности резонатора.
2. Экспериментальное исследование распределения электричес кого поля в цилиндрическом резонаторе.
3. Определение типа колебаний на базе экспериментальных данных.
Программа работы
В работе исследуются цилиндрический резонатор, его резонансные свойства и структура поля.
Размеры резонатора =9 см, =7,5 см. Способ возбуждения петля связи, плоскость которой параллельна основанию цилиндра.
Расчетное задание (выполняется при подготовке)
1. Взять из приведенной ниже табл. 3 в соответствии с номером бригады два типа колебаний для цилиндрического и прямоугольного ре зонаторов; принять =10 см.
Таблица 3
|
Тип и размеры резонатора |
Номер бригады |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Цилиндрический =7,5 см |
||||||
|
Прямоугольный =126 см2 |
2. Рассчитать:
а) величину критической длины волны ;
б) длину волны в волноводе , соответствующую заданному типу колебаний в резонаторе.
3. Найти длину резонатора 1 для этих типов колебаний.
4. Построить картины полей этих колебаний.
Порядок выполнения эксперимента
1. Снятие частотной характеристики и определение добротности резонатора (рис. 6):
а) включить приборы в сеть;
б) установить пробные тела в крайние положения;
в) найти резонансную частоту по максимуму показаний индикато ра 4, перестраивая генератор 1;
г) записать значение резонансной частоты;
д) снять график зависимости показаний индикатора от частоты генератора;
е) построить частотную характеристику резонатора ;
ж) отметить на характеристике полосу пропускания резонатора;
з) вычислить добротность по формуле (8).
2. Определение структуры поля:
а) установить частоту генератора, соответствующую резонансной частоте исследуемого резонатора; зафиксировать показание индикатора;
б) ввести расстройку частоты генератора до значения, соответствующего положению рабочей точки ();
в) снять зависимость показаний индикатора при перемещении пробного тела по диаметру;
г) снять зависимость показаний индикатора от положения пробного тела вдоль резонатора;
д) определить тип колебаний в резонаторе на основании полученных распределений поля (п. 2 в,г), используя соотношения (2)(7) (принять во внимание способ возбуждения).
Содержание отчета
1. Результаты выполнения расчетного задания.
2. Частотная характеристика.
3. Расчет добротности исследуемого резонатора.
4. Графики экспериментальных распределений в радиальном и продольном направлениях.
5. Определение типа колебания.
6. Построение структуры поля этого колебания.
7. Выводы.
Контрольные вопросы
1. Сформулировать условие резонанса в объемном резонаторе.
2. Назвать основные типы резонаторов.
3. Рассказать о добротности объемного резонатора.
4. Показать, как повлияет на добротность резонатора заполне ние его диэлектриком без потерь при сохранении типа колебаний.
5. Назвать возможные типы колебаний в объемном резонаторе пря моугольной и цилиндрической формы.
6. Объяснить смысл индексов , и в обозначении типа поля в резонаторе.
7. Показать, как изменится собственная резонансная частота прямоугольного резонатора с волной типа при изменении его дли ны вдвое.
8. Рассказать о методе пробного тела для определения структуры поля в резонаторе,
9. Объяснить, почему на СВЧ невозможно применение контуров с сосредоточенными параметрами.
10. Назвать возможные области применения объемных резонаторов.
11. Показать, что в резонаторе без потерь нет переноса энергии в продольном направлении.
12. Пояснить принципиальную возможность объемных резонаторов (из уравнения баланса энергии электромагнитного поля).
13. Объяснить, почему резонаторы имеют множество резонансных частот.
14. Назвать способы возбуждения резонаторов.
15. Показать преимущества колебаний типа в круглом резо наторе перед другими типами колебаний.
16. Рассказать о методике снятия частотной характеристики ре-зонатора.
17. Привести функциональную схему установки для измерения структуры поля методом пробного тела.
Библиографический список
3. Ардабьевский А.И. Теория электромагнитного поля и распрост ранения радиоволн. Ч.II. М.: МАИ, 1970. С. 136-146.
Работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ
В НАМАГНИЧЕННОМ ФЕРРИТЕ
Цель работы
1. Изучение процессов, происходящих при распространении электромагнитных волн в намагниченном феррите.
2. Ознакомление с методикой измерений основных параметров СВЧ устройств, использующих ферриты.
Теоретическая часть
В технике СВЧ в таких устройствах, как вентили, циркуляторы, фазовращатели и другие, широко используется намагниченный фер рит. В отсутствие постоянного магнитного поля феррит изотропен и обладает ярко выраженными диэлектрическими свойствами (=5±20, =10-7±10-11 См/м, 10-4). Намагниченный постоянным магнит ным полем феррит при распространении в нем высокочастотного электро магнитного поля является анизотропной средой, магнитная проницае мость которой представляет собой тензор второго ранга.
1. Тензор магнитной проницаемости
Известно, что во всяком веществе носителем магнетизма является электрон, вращающийся по некоторой замкнутой траектории вокруг яд ра. Так как электрон представляет собой заряженную частицу и обла дает определенной массой, то, уподобляя орбиту каждого электрона элементарной рамке с током, можно говорить о наличии орбитального, магнитного, механического моментов.
Согласно квантовой теории и экспериментальным данным помимо орбитального, механического и магнитного моментов, электрон обладает собственным (внутренним) механическим и магнитным моментами, как если бы он являлся не материальной точкой, а вращающимся заряженным "волчком". Эти механический и магнитный моменты называются спиновы ми, а само явление называется спином электрона*.
Магнитные свойства ферромагнетиков связаны с наличием неском пенсированных спинов электрона, и, в первом приближении, орбиталь ный магнитный момент во внимание можно не принимать.
Таким образом, в простейшей и довольно грубой модели атомы ферромагнитного вещества могут быть представлены в виде "волчков", __________________________________
* Строго представлять внутренний механический и магнитный моменты как результат вращения электрона вокруг собственной оси нельзя, поскольку в этом случае при разумных предположениях о размерах электрона следовало бы допустить существование линейной скорости больше скорости света. Однако, хотя такое представление сводит квантовые эффекты к механической модели и является довольно грубым, оно достаточно хорошо описывает, как качественную, так и количест венную сторону явлений.
обладающих собственным механическим моментом количества движения (спином) и магнитным спиновым моментом . Эти моменты противоположны по направлению и связаны отношением
, (1)
где величина
(2)
называется гиромагнитным отношением, заряд электрона, масса электрона.
Под действием постоянного магнитного поля "волчок" будет испытывать вращательный момент , равный векторному произведению (рис. 1),
, (3)
Рис. 1
и если бы электрон не обладал собственным механическим моментом , то магнитная ось "волчка" под воздействием указанной пары сил установилась бы вдоль . Наличие механического момента делает систему в механическом отношении подобной гироскопу, ось "волчка" вращается или, как говорят, прецессирует вокруг направления , причем угол наклона магнитной оси к направлению поля остается неизмен ным.
Под действием вращательного мо мента механический момент получает приращение , равное вращательному моменту
. (4)
Уравнение (4) с учетом соотношений (1) и (3) может быть представлено в виде
. (5)
Из уравнения (5) видно, что приращение всегда направлено орто гонально плоскости, в которой лежат векторы и . Следовательно, вектор вращается вокруг , причем направление вращения об разует с правовинтовую систему. При вращении конец вектора движется по окружности с линейной скоростью
, (6)
где угол между и .
Угловая частота прецессии равна
. (7)
Эта частота называется частотой свободной прецессии. Она тем боль ше, чем больше величина напряженности внешнего подмагничивающего поля. Поскольку все нескомпенсированные спиновые магнитные моменты одинаковым образом прецессируют вокруг , то уравнение (5) можно записать относительно вектора намагниченности
. (8)
Если бы в среде не существовало потерь, то установившееся прецессионное движение продолжалось бы бесконечно долго. Уравнение (8) не учитывает потерь. Из-за наличия потерь прецессия затухает и век тор намагниченности устанавливается параллельно вектору . Если на намагниченный феррит воздействовать слабым высокочастотным по лем, то возникает вынужденная прецессия, при этом наблюдается ряд интересных с технической точки зрения эффектов.
Предположим, что в безграничной ферритовой среде помимо посто янного магнитного поля существует высокочастотное поле , меняю щееся во времени по гармоническому закону
. (9)
Полагая, что ориентировано вдоль оси , суммарное поле может быть записано в виде
. (10)
Ориентация в пространстве вектора не остается постоянной, т. к. длина вектора меняется по гармоническому закону*.
Изме рение ориентации, магнитного поля вызывает прецессию магнитных моментов, которая уже не будет затухающей. Возникает вынужденная прецессия, частота которой совпадает с частотой высокочастотного поля.
Если амплитуда высокочастотного поля мала по сравнению с , т.е.
, (11)
то и отклонения вектора от оси будут незначительны. Незначи тельны будут и отклонения вектора намагниченности , который можно представить в виде
, (12)
где соответствует намагниченности насыщения, когда все элемен тарные магнитные моменты ориентированы в направлении внешнего маг нитного поля в отсутствие высокочастотного поля; слагаемое обусловлено наличием высокочастотного поля, причем в си лу условия (11) для также должно выполняться неравенство
. (13)
Подставляя в уравнение (8) вместо и , соответственно и получаем
. (14)
Раскрывая векторное произведение с учетом соотношений (10), (12) и неравенств (11) и (13), получаем
. (15)
Разрешая (15) относительно составляющих вектора намагниченности , , и учитывая, что вектор магнитной индукции связан с векторами напряженности магнитного поля и намагниченности соот ношением
, (16)
______________________________
* Случай, когда не представляет интереса.
получаем для составляющих комплексной амплитуды вектора магнитной индукции следующие выражения:
(17)
где , , (18)
. (19)
Используя матричные обозначения, равенство (17) можно записать в виде
, (20)
где
. (21)
Матрицу (21) называют тензором магнитной проницаемости. Таким образом, намагниченный феррит, в котором распространяется ВЧ элект ромагнитное поле, представляет собой анизотропную среду.
2. Распространение волн круговой поляризации
в намагниченной среде
Предположим, что в намагниченном постоянным магнитным полем феррите распространяется волна, у которой вектор напряженности маг нитного поля поляризован по кругу в плоскости, перпендикулярной к вектору , т.е. в плоскости . Обозначим через вектор, враща ющийся по часовой стрелке, если смотреть вдоль направления постоян ного магнитного поля
(22)
Такую волну принято называть волной с правым направлением вращения.
Вектор с противоположным направлением вращения обозначим через
(23)
Такая волна называется волной с левым направлением вращения. Поста вим задачу определить составляющие вектора магнитной индукции , возникающие в рассматриваемой среде под действием магнитной напря женности волн с правым (+) и левым (-) вращениями. Нетрудно пока зать, что, исходя из (20) и (21) для волн с правым вращением, сос тавляющие вектора магнитной индукции можно представить в виде
(24)
а сам вектор соответственно
. (25)
Следовательно, вектор параллелен , т.е. он также поляризован по кругу и вращается в ту же сторону, что и вектор . Другими сло вами, по отношению к правополяризованному магнитному вектору намаг ниченный феррит ведет себя подобно обычной изотропной среде. Ес тественно рассматривать коэффициент пропорциональности между векто рами и как магнитную проницаемость феррита для волны с правой круговой поляризацией. С учетом (18), (19)
. (26)
Если рассмотреть теперь аналогичную волну с левым вращением, то, соответственно, получим
, (27)
где (28)
магнитная проницаемость для волн с левой поляризацией.
Если учесть потери в среде, то коэффициенты и получаются комплексными и их можно представить соответственно в виде
(29)
1
0
Рис. 2
На рис. 2 приведены зависимости и от значений при постоянной частоте высокочастотного поля. Из рисунка видно, что для волн правого вращения в окрест ности резко воз растают значения , что ука зывает на существенное увеличе ние потерь энергии этих волн в феррите. Вектор распростра няющейся в феррите волны имеет то же направление вращения, что и направление прецессии вектора намагниченности . При значении частота свободной пре цессии совпадает с часто той вращения вектора , и поле непрерывно стремится увеличить отклонение прецессирующего вектора . Амплитуда прецессии растет, на поддержа ние ее требуется энергия, она и отбирается у волны . Волна круго вой поляризации при этом служит как бы источником, компенсирующим потери и поддерживающим свободную прецессию. При этом происходит поглощение энергии электромагнитной волны. При амплитуда наибольшая, и волна с поляризацией испытывает максимальное пог лощение. Явление резкого увеличения поглощения энергии волны правой круговой поляризации при носит название ферромагнитного резонанса, а частоту , на которой это поглощение наблюдается, на зывают частотой ферромагнитного резонанса.
Совершенно по-иному вза имодействует феррит с волной левой круговой поляризации . У этой волны вектор тоже поляризован по кругу, но вращается в сторону, противоположную направлению свободной прецессии. Поэтому независимо от частоты электромагнитной волны и напряженности внешнего поля амплитуда прецессии мала, и соответственно на всех частотах мало поглощение этой волны ферритом. Для волн с левым направлением вра щения намагниченный феррит практически представляет среду с малыми потерями и слабой зависимостью магнитной проницаемости от значе ний .
Различные значения магнитной проницаемости для волн с противо положным направлением вращения позволяют создавать устройства СВЧ, обладающие весьма ценными свойствами. На рис. 2 выделены три харак терные области, наиболее часто используемые в невзаимных устройст вах СВЧ. Области А соответствуют значения
, , , (30)
при которых волны с противоположным направлением вращения распространяются практически без потерь, но с различными значениями продольных волновых чисел и , что приводит к повороту плоскос ти поляризации. Этот эффект известен как эффект Фарадея.
Области В соответствуют значения
, , . (31)
Отрицательные значения магнитной проницаемости и близкие к нулю потери приводят к тому, что продольное число для волн с положи тельным направлением вращения становится мнимым. Следовательно, та кие волны не могут распространяться в феррите. Если значение ле жит в области В, то происходит вытеснение из ферритовой среды волн с положительным направлением вращения. Этот эффект называют эффек том смещения поля.
Области С, в которой , соответствует ферромагнитный ре зонанс.
3. Продольно-намагниченный феррит
Рассмотрим распространение плоской чисто поперечной волны в продольно-намагниченном феррите. Это означает, что волна распрост раняется в направлении намагничивающего поля. Будем считать, что постоянное магнитное поле направлено вдоль оси , т.е.
.
Для поперечной волны, распространяющейся вдоль , продольные сос тавляющие отсутствуют и векторы и могут быть записаны в виде
(32)
где коэффициент распространения (продольное волновое число) плоской волны, распространяющейся в феррите. Из уравнений Максвелла с учетом (32) можно получить связь между составляющими векторов поля и и значением . Анализ показывает, что коэффициент рас пространения имеет в этом случае два решения:
(33)
а составляющие и связаны соотношением:
, (34)
т.е. равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на ±90°. Это означает, что плоская волна, распространяющаяся вдоль намагничивающего поля, распадается на две волны, поляризованные по кругу с правым (+) и левым (-) вращением векторов поля. Их фазовые скорости соответс твенно будут
(35)
Рис. 3
Наличие двух волн круговой поляризации с противоположим направле нием вращения и разными значениями фазовых скоростей приводит к то му, что при сложении этих волн они снова дадут линейно поляризован ную волну, однако плоскость поляризации ее повернется на некоторый угол . Можно показать, что
, (36)
Рис. 4
т.е. угол поворота зависит от длины пройденного пути и величины подмагничивающего поля. Плоскость поляризации поворачивается по ча совой стрелке, если смотреть вдоль подмагничивающего поля (рис. 3).
Описанное явление поворота плоскости поляризации в продольно намагниченном феррите носит название эффекта Фарадея. Этот эффект необ ратим. Независимо от направления распространения волны плоскость поляризации вращается по часовой стрелке, если смотреть вдоль (рис. 4).
4. Поперечно-намагниченный феррит
Рассмотрим распространение плоской линейно поляризованной вол ны в поперечно-намагниченном феррите. Это означает, что направление распространения волны ортогонально намагничивающему полю . Будем считать, что , а вектор Пойнтинга волны, распространяющейся в феррите, совпадает по направлению с осью (рис. 5). В этом случае в системе уравнений Максвелла следует положить
(37)
Тогда система уравнений Максвелла распадется на две группы незави симых уравнений
(38, а)
(38, б)
каждая из которых описывает отдельную волну.
Для первой волны (рис. 5, а), описываемой группой уравнений (38, а), характерно наличие двух составляющих и , причем вектор напряженности магнитного поля параллелен подмагничивающему полю , т.е.
.
Исключая из (38, а) и , получаем
. (39)
Очевидно, что в этом случае феррит представляет собой изотропную среду с параметрами , . Коэффициент распространения имеет такое же значение, какое он имел бы в немагнитной диэлектрической среде с параметрами , , т.е. совпадает с волновым числом . Это являет ся следствием того, что вектор напряженности магнитного поля расп ространяющейся в феррите волны параллелен подмагничивающему полю (рис. 5, а) и не возбуждает прецессии магнитного момента, т.е. мы имеем случай распространения в феррите обычной чисто поперечной волны . Такая волна в феррите называется обыкновенной.
а б
Рис. 5:
а обыкновенная волна; б необыкновенная волна
Для другой волны, описываемой группой уравнений (38, б), наряду с поперечной составляющей магнитного поля , возникает продольная составляющая . Связь между ними описывается соотношением
, (40)
т.е. вектор волны, распространяющейся в феррите, оказывается эллиптически поляризованным. Коэффициент распространения для этой волны получается равным
, (41)
где . (42)
Такая волна называется необыкновенной.
Итак, при распространении электромагнитной волны в поперечно-намагниченном феррите возможно возникновение двух волн: обыкновен ной и необыкновенной. Если вектор распространяющейся волны параллелен, подмагничивающему полю (рис. 5, а), то возникает обыкновен ная волна, если вектор распространяющейся волны ортогонален подмагничивающему полю (рис. 5, б), то возникает необыкновенная вол на. При произвольной ориентации вектора волны, распространяющейся в феррите (рис. 5), возникают две волны: обыкновенная и необыкновен ная. Так как каждая из них распространяется со своей фазовой скоростью
, , (43)
то, пройдя слой гиромагнитной среды, линейно поляризованная волна становится эллиптически поляризованной.
Если учесть, что мало отличается от (рис. 2), то величину можно записать в виде
. (44)
Нетрудно видеть, что имеет резонансный характер. Так как может принимать отрицательное значение, то при
. (45)
Если учесть, что в реальных ферритах диэлектрическая проницаемость комплексна , то при условии (45), даже пренебрегая магнитными потерями, мнимая часть коэффициента распространения нео быкновенной волны
(46)
неограниченно возрастает, следовательно, распространяющаяся в фер рите необыкновенная волна интенсивно затухает. Это явление носит название поперечного резонанса. Из графиков на рис. 2 видно, что от рицательным значениям соответствуют значения . Следова тельно, поперечный резонанс возникает при более низких значениях намагничивающего феррит поля, чем продольный. При отрицательных значениях и выполнении условия
(47)
коэффициент распространения в соответствии с соотношениями (41) и (42) становится мнимым, и необыкновенная волна не может распрост раняться в феррите, как в волноводе в закритическом режиме. Если феррит имеет конечные размеры, то волна как бы вытесняется из фер рита и распространяется вне феррита вдоль границы раздела фер ритвоздух. Это явление называется эффектом смещения в поперечно-намагниченном феррите.
5. Вентиль на эффекте Фарадея
На рис. 6 представлен принцип действия вентиля, основанного на эффекте Фарадея ( направление распространения волны). Волна прямоугольного волновода 1 преобразуется плавным переходом 2 в волну круглого волновода 3. Ферритовый стержень 5, намагниченный катушкой 4, поворачивает плоскость поля ризации волны на 45° по часовой стрелке, если смотреть вдоль вектора . Далее волна попадает через плавный переход 6 в прямоу гольный волновод 7, повернутый относительно продольной оси на 45°, а затем в нагрузку. Если генератор подключен к волноводу 7, то энергия не сможет пройти в волновод 1, т. к. после плавного пере хода 6 произойдет поворот плоскости поляризации на 45° также по ча совой стрелке. После поворота плавный переход 2 отражает волну , мощность которой частично расходуется в поглощающей пластине 8, па раллельной вектору напряженности электрического поля волны. У ос тавшейся волны феррит дополнительно поворачивает плоскость поляри зации на 45°, после чего поле частично поглощается пластиной 9 и т.д. Таким образом, волна, распространяющаяся справа налево, прежде чем попасть в волновод, испытывает значительное ослабление за счет многократных отражений и поглощений. Качество вентиля оценивается вентильным отношением.
4
1 2 3 6 7
а
8 5 9
б
в
г
Рис. 6.
Программа работы
Рис. 7
1. Ознакомиться с измерительной установкой (рис. 7) на рабочем месте, где обозначено: 1 генератор; 2 вентиль; 3 аттенюатор; 4 волноводньй переключатель; 5 отрезок круглого волновода с ферритом, помещен ный в соленоид; 6 вращающееся сочленение; 7 отрезок круглого волновода с ответвлением; 8 детекторная секция; 9 измерительный усилитель; 10 источник подмагничивания.
2. Настроить генератор 1 на частоту =9,3 ГГц. Откалибровать измерительный усилитель 9.
3. Исследовать эффект Фарадея в намагниченном феррите 5. Для этого:
а) детекторную секцию 8 (приемник сигнала) присоединить к вер тикальному выходу отрезка круглого волновода с ответвлением 7; к горизонтальному его выходу присоединить согласованную нагрузку;
б) установить волноводный переключатель 4 в положение А, соот ветствующее прохождению сигнала в детекторную секцию;
в) включить источник питания постоянного тока 10, создающий в соленоиде 5 продольное по отношении к ферритовому стержню постоян ное магнитное поле (=5 В);
г) снять зависимость угла поворота плоскости поляризации волны, прошедшей через подмагниченный феррит, от величины и направ ления тока подмагничивания (силу тока изменять дискретно через 20 мА от 0 до 0,12 А, направление подмагничивающего поля изме нять поочередным подключением крайних точек соленоида к клемме "+" источника тока. При этом средняя точка соленоида должна быть посто янно соединена с клеммой "" и корпусом). Угол поворота фиксировать по максимальному показанию измерительного прибора 9;
д) построить зависимости и ;
е) сформулировать выводы.
4. Исследовать вентиль на эффекте Фарадея.
Для исследования характеристик вентиля необходимо измерить по тери сигнала в вентиле при его прямом включении и его обратном включении .
Прямое включение вентиля реализуется током подмагничивания, обеспечивающим поворот плоскости поляризации волны на 45°, и соот ветствующей этому току пространственной ориентацией выходного вол новода.
Обратное включение вентиля реализуется механическим вращением выходного волновода на 90° в любую сторону относительно его положе ния при прямом включении.
Чтобы исключить влияние нелинейности характеристики детектор ного диода, измерение потерь следует проводить компенсационным ме тодом по следующей методике:
а) при прямом включении вентиля установить затухание аттенюа тора =2530 дБ. Переключая пределы измерения усилите ля 9, добиться любого, не нулевого показания , которое следует за фиксировать;
б) повернув выходной волновод на 90° относительно его положе ния при прямом включении вентиля и уменьшая затухание аттенюато ра 3, восстановить на измерительном приборе усилителя показание . Записать новое значение затухания ;
в) детекторную секцию 8 подключить к свободному выходу волноводного переключателя 4, который устанавливается в положение "Б". Увеличивая затухание аттенюатора 3, добиться показания измерительного прибора, равного ; записать величину затухания аттенюатора .
Внимание!
- после выполнения п. 4, а нельзя изменять пределы измере ния усилителя 9 и уровень выходной мощности генератора 1;
- в результате измерений должно выполниться следующее соотно шение между показаниями аттенюатора
>>;
- если при выполнении пп. 4, б и 4, в не удается установить по казание измерительного прибора, равного , следует повторить измерения, увеличив , чувствительность усилителя или выходную мощность генератора.
Тогда
=-,
=-;
г) определить вентильное отношение -;
д) сформулировать выводы.
По окончании работы показать результаты преподавателю, выклю чить приборы, привести в порядок рабочее место.
Контрольные вопросы
1. Чем обусловлены магнитные свойства феррита?
2. При каких условиях возникает вынужденная прецессия?
3. Чем характеризуется эффект ферромагнитного резонанса?
4. Чем определяется частота ферромагнитного резонанса?
5. Что происходит при продольном ферромагнитном резонансе?
6. Как изменяются составляющие тензора магнитной проницаемости в зависимости от величины подмагничивающего поля ?
7. Что происходит в намагниченном феррите при возникновении эффекта Фарадея?
8. Что характеризует постоянная Фарадея?
9. В каком случае феррит считается продольно-намагниченным?
10. В каком случае феррит считается поперечно-намагниченным?
11. При каких условиях возникает в намагниченном феррите нео быкновенная волна?
12. При какой ориентации векторов и электромагнитной волны относительно постоянного внешнего поля возникает в феррите обыкновенная волна?
13. Чем характеризуется поперечный резонанс?
14. Чем характеризуется эффект смещения поля?
15. Какое свойство феррита используется в вентиле, выполненном на основе круглого волновода с волной ?
16. Что лежит в основе принципа действия гиратора?
17. Устройство и принцип действия вентиля на эффекте Фарадея.
18. Устройство и принцип действия аттенюатора на эффекте Фара дея.
19. Методика измерения потерь в устройствах, использующих эф фект Фарадея.
Библиографический список
2. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1978.
3. Вольман В.И.. Пименов Д.В. Техническая электродинамика. М.: Высшая школа. 1981. С. 264-275.
4. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа. 1970. С. 254-262.
ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРОВ
Генератор ГЗ-14А
Назначение органов управления
Все органы управления выведены на лицевую панель прибора.
Назначение ручек управления:
"Частота" механическая перестройка частоты клистронов с ав томатическим изменением напряжения на отражателях;
"Коррекция" настройка на максимум выходной мощности клистро на перемещением короткозамыкающих поршней;
"Диапазон" подключение выходного тракта к нужному клистрону с помощью волноводного переключателя и изоляции тракта второго клистрона;
"Термистор-волномер" переключение стрелочного индикатора из цепи термисторного моста в цепь детектора волномера;
"Чувствит. волномера" регулировка чувствительности стрелоч ного индикатора при индикации резонанса волномера;
"Уст. нуля плавно" точная установка на нуль стрелки индика тора при балансе термисторного моста;
"Уст. нуля грубо" грубая установка нуля моста;
"Отражатель" подстройка напряжения отражателя на максималь ную мощность генерируемых колебаний.
"Род работы" переключение работы прибора в режим непрерывных колебаний, внешней и внутренней модуляции;
"Начальн. уровень больше-меньше" установка начального уровня на входе калиброванных аттенюаторов с помощью аттенюатора;
"Вкл. сеть" включение сети питания переключателем;
"Аттенюаторы выхода" установка на выходе прибора необходимо го уровня мощности с помощью аттенюаторов;
"Выход мВт. мкВт" установка милли- и микроваттного выходов прибора с помощью фиксированного аттенюатора. Для переключения вы ходов ручку необходимо нажать.
Кроме того, на лицевой панели прибора размещены: два окошка через левое из них видна шкала клистрона КЗО, через правое шкала клистрона К29; микроамперметр М24, который служит для индикации на чального уровня и резонанса волномера; окошко, через которое видны шкала и лимб волномера; гнездо "Внешн. манип." для подачи импульса от внешнего генератора; табличка "Частоты генератора", где указаны частоты клистронов для I и II диапазонов.
На задней стенке прибора имеются: переключатель напряжения се ти на 220, 127 и 115 В, предохранитель и штепсельная вилка для подключения шнура питания.
Подготовка прибора к работе
Для подготовки прибора к работе необходимо выполнить следующие операции:
а) проверить положение колодки переключателя сети и установить ее в положение, соответствующее номинальному значению напряжения се ти;
б) подключить нагрузку к фланцу волновода;
в) присоединить кабель питания к прибору и включить его в сеть питающего напряжения;
г) включить тумблер "Сеть", поставив его в положение "Вкл.". При этом должна загореться лампочка, освещающая шкалу волномера;
д) переключатель "Род работы" установить в положение "Непр." и прогреть прибор и течение 1 часа.
Работа с прибором
Работа в режиме непрерывных колебаний
Для работы в режиме непрерывных колебаний необходимо:
а) ручками ''Аттенюаторы выхода" установить желаемый уровень выходного сигнала;
б) по табличке "Частота клистрона" и по шкале "Частота" уста новить ориентировочно требуемую частоту;
в) установить тумблер ВЗ в положение "Термистор";
г) повернуть ручку аттенюатора начального уровня вправо до от каза;
д) ручками "Уст. нуля грубо" и "Уст. нуля плавно" установить стрелку индикатора на нуль. Ручку "Начальный уровень" повернуть влево. Ручками "Отражатель" и "Коррекция" добиться максимальной мощности;
е) поставить тумблер ВЗ в положение "Волномер";
ж) с помощью графика волномер установить на деление, соответс твующее желаемой частоте;
з) ручками "Частота", "Отражатель" и "Коррекция" подстроить частоту генератора под частоту волномера. Перестройкой волномера убедиться в правильности настройки частоты;
и) ручку "Выход" установить в положение "мкВт" (если нужна ка либрованная мощность на выходе генератора);
к) ручкой "Начальн. уровень" стрелку индикатора начального уровня установить на соответствующее деление по графику частотной характеристики прибора, проверив установку нуля.
Для получения некалиброванной мощности ручку "Выход" устано вить в положение "мВт". Графиком частотного хода не пользоваться. Аттенюаторы выхода вывести до нуля, нужный уровень мощности устано вить аттенюатором начального уровня.
Работа в режиме внутренней манипуляции
Для работы в режиме внутренней манипуляции после выполнения операции по пункту А переключатель "Род работы" необходимо устано вить в положение "Внутр. манип.".
При переходе с режима непрерывной генерации в режим внутренней манипуляции необходима перестройка частоты по волномеру.
Генераторы ГА-80. Г4-83
Рабочий диапазон частот генераторов
Г4-80 2,56 4,0 ГГц;
Г4-83 7,510,5 ГГц.
Подготовка к работе
Перед включением прибора установить аттенюатор в положение 40 дБ, неиспользуемый выход нагрузить на согласованную нагрузку или закрыть заглушкой, при этом ручка установки выхода должна быть вы ведена.
Включить вилку питания в сеть, а тумблер "Сеть" переключить в верхнее положение. При этом должна загореться сигнальная лампочка.
Прогреть прибор не менее 10 минут.
Проведение измерений
Генератор может работать в режимах внутренней (" ") и внеш ней модуляций ("Внеш. мод.").
Выбор режима работы обеспечивается нажатием соответствующих кнопок на лицевой панели.
Установка частоты генератора осуществляется вращением ручки, связанной со шкалой MHz.
В генераторе предусмотрено два выхода мощности: калиброванный ("Выход") и некалиброванный ("Выход mW1").
Регулировка уровня выходной мощности производится с помощью соответствующих ручек ("-dB") и (" ").
Усилитель У2-6
Назначение органов управления
На передней панели расположены:
а) ручка "Аттенюатор" для установки чувствительности прибо ра;
б) ручки "Уcтановка частоты" для грубой и точной настройки на любую частоту в режиме "1-я узкая" и "2-я узкая";
в) тумблер "Усилитель-генератор" для переключения вольтметpa с выхода усилителя на выход генератора калибровки;
г) тумблер "Сеть" для включения прибора;
д) клемма для заземления прибора;
е) ручка "Калибровка" для изменения коэффициента усиления;
ж) тумблер "1000 Нz. 400 Нz" для переключения фиксированных частот калибровки;
з) ручка "Полоса" для переключения усилителя в режимах работы "Широкая", "1-я узкая", "2-я узкая";
и) потенциометр "Ширина полосы" для изменения ширины полосы;
к) ручка "Диапазоны" для установки поддиапазонов в узкопо лосном режиме: 20-90 Гц; 85-450 Гц; 420 Гц-2,3 кГц; 2,2-10 кГц; 9-30 кГц;
л) гнездо "Вход" для подвода сигнала, который необходимо из мерить или усилить;
м) кнопка "Калибровка" для включения генератора калибровки и подачи на вход предварительного усилителя напряжения калибровки;
н) стрелочный прибор для контроля напряжения (шкала проградуирована в эффективных значениях синусоидального напряжения).
Подготовка прибора к работе
После подключения шнура питания в сеть и включения тумблера "Сеть" должна загореться сигнальная лампочка. Время самопрогрева прибора при работе в широкополосном режиме 15 мин, в узкополос ном 60 мин.
Поставьте тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Генера тор", а тумблер "1000 Нz, 400 Hz" в положение "400 Hz". Нажмите кнопку "Калибровка".
Микроамперметр должен показать напряжение генератора в преде лах 1,5-2,5 В.
При переключении тумблера "1000 Hz. 400 Нz" в положение "1000 Нz" напряжение должно оставаться в тех же пределах. Установи те ручку "Полоса" в положение "Широкая". Поставьте тумблер "Усили тель-генератор" в положение "Усилитель". Установите ручкой "Калибровка" напряжение, равное напряжению генератора, а переключатель "Диапазоны" в положение "420-2,3". Нажмите кнопку "Калибровка".
Порядок работы
Работа усилителя в режиме "Широкая".
Для того чтобы знать коэффициент усиления (если усилитель ис пользуется как микровольтметр), последний необходимо откалибровать.
Произведите калибровку следующим образом:
а) установите ручку "Полоса" в положение "Широкая";
б) тумблер "1000 Hz. 400 Hz" в положение "400 Hz " или "1000 Hz";
в) тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Генератор". Нажмите кнопку "Калибровка" и измерьте напряжение генератора. Переключив тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Усилитель", ручкой "Калибровка" установите то же напряжение, которое было измерено при установке тумблера "Усилитель-генератор" в положение "Генератор". Переключив несколько раз тумблер "Усилитель-генератор" и убедившись, что показания микровольтметра остаются неизменными, усилитель можно считать откалиброванным.
Для проведения измерений поставьте ручку "Аттенюатор" на нуж ный предел, а тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Усилитель".
Работа усилителя в режиме "1-я узкая"
Перед измерением необходимо произвести калибровку усилителя. В узкополосном режиме работы усилителя калибровку производите анало гично методике, описанной выше, с той лишь разницей, что ручку "По лоса" поставьте в режим "1-я узкая" и ручками под общей гравировкой "Установка частоты", "1-я узкая" настройте усилитель на частоту ка либровки 400 или 1000 Гц до максимального отклонения стрелки индикатора.
Производите измерение следующим образом:
а) подайте на вход усилителя усиливаемый или измеряемый сигнал;
б) установите ручку "Аттенюатор" на нужный предел;
в) ручку "Полоса" в положение "1-я узкая";
г) ручку "Диапазоны" на нужный диапазон;
д) тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Усилитель". Ручкой "1-я узкая" добейтесь ясно выраженного максимального отклонения стрелки индикатора.
Работа усилителя в режиме "2-я узкая"
а) подайте на вход прибора исследуемый сигнал;
б) установите ручку "Аттенюатор" на нужный предел;
в) ручку "Полоса" в положение "2-я узкая";
г) ручку "Диапазоны" на нужный диапазон;
д) тумблер "Усилитель-генератор" в положение "Усилитель".
Ручками "1-я узкая" и "2-я узкая" добейтесь ясно выраженного максимального отклонения стрелки микроамперметра на частоте селек ции при резонансе.
Примечание. Так как значения затухания аттенюатора соответс твуют широкополосному режиму работы, необходимо помнить, что чувствительность в режиме "1-я узкая" возрастает в 10 раз, а в ре жиме ''2-я узкая" в 3 раза по отношению к "1-й узкой".
Измерительная линия Р1-4
Порядок работы
2. Подсоединить измерительный усилитель к детекторной головке.
3. Установить некоторую глубину погружения зонда и настроить в резонанс контур зонда. Отметить момент резонанса по максимуму пока заний прибора. Перемещая поршень детекторного контура, настроить в резонанс детекторный контур. Если при этом прибор зашкаливает, то необходимо уменьшить глубину погружения зонда. Смещая каретку с зондом вдоль линии и регулируя ослабление аттенюатора, добиться максимального показания индикатора при положении зонда в максимуме стоячей волны.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ ......................................………………….1
Работа № 1. СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ПОЛЯ В ВОЛНОВОДЕ………………………………………………….8
Работа № 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В РЕЗОНАТОРАХ
ВОЛНОВОДНОГО ТИПА..................………………………………....21
Работа № 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ
ПРОЦЕССОВ В НАМАГНИЧЕННОМ ФЕРРИТЕ……………...……33
ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИБОРОВ ........….53