- •“Электродинамика”
- •Лабораторная работа 1. Исследование дисперсии волн в волноводе и в коаксиальной линии передачи
- •1.1. Основные положения
- •Прямоугольный волновод. В прямоугольном волноводе (рис. 1.2, а) могут распространяться только волны дисперсионного типа Hтр и Eтр. Для них
- •1.2. Описание лабораторной установки
- •1.3. Порядок выполнения работы
- •1.4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 2. Микрополосковые линии передачи
- •2.1. Основные положения
- •2.2. Описание экспериментальной установки
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •2.3.1. Измерение характеристик микрополоскового резонатора
- •2.3.2. Исследование микрополосковой линии
- •2.4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 3. Определение полного сопротивления элементов свч-тракта с помощью измерительной линии
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Описание экспериментальной установки
- •3.3. Порядок выполнения работы
- •3.4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 4. Невзаимные ферритовые устройства: фарадеевский вращатель плоскости поляризации
- •4.2. Описание экспериментальной установки
- •4.3. Порядок выполнения работы
- •4.4. Содержание отчета
- •Лабораторная работа 5. Исследование широкополосного согласования сопротивления нагрузки и свч-генератора
- •5.1. Основные положения
- •5.2. Порядок выполнения работы
- •5.3. Содержание отчета
- •Список рекомендуемой литературы
- •Содержание
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
1.3. Порядок выполнения работы
1. Собрать схему:
соединить СВЧ-кабелем выход генератора и вход измерительной линии;
телевизионным кабелем соединить выход головки детектора и вход усилителя осциллографа.
2. Включить генератор и осциллограф. Дать прогреться приборам в течение 5 мин.
3. Установить режим работы генератора . Ручкой «MHz» установить нужную частотуf.
4. Установить пределы измерения на осциллографе 1 мВ/см; 0.5 мс/дел.
5. Получить изображение меандра на экране осциллографа:
установить ручкой нониуса каретку зонда измерительной линии в среднее положение;
ручками настройки получить меандр с амплитудой 2..3 деления осциллографа.
6. Вращая ручку нониуса измерительной линии, отыскать 3 – 4 максимума стоячей волны.
7. Проделать операции пп. 3 – 6 в диапазоне частот 2.5…4.0 ГГц через 100 МГц на коаксиальной и на волноводной линиях. Результаты занести в таблицу.
1.4. Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Теоретические сведения.
3. Блок-схема измерений.
4. Результаты измерений, сведенные в таблицу.
5. Графики λв=F(f)(измеренные и рассчитанные по формулам) для коаксиальной и для волноводной линий.
6. Выводы.
Лабораторная работа 2. Микрополосковые линии передачи
Цели работы.Исследование микрополосковых линий передачи и резонаторов. Приобретение практических навыков работы с генератором качающейся частоты (СВИП-генератором) в комплексе с индикатором КСВН и ослаблений.
2.1. Основные положения
Микрополосковая линия (МПЛ) (рис. 2.1,а) – это двухпроводная полосковая линия с поперечным сечением в виде параллельных прямых, имеющая одну плоскость симметрии, параллельную направлению распространения энергии (на рис. 2.1,а:1– проводящая полоска,2 – экран (земляной электрод),3– подложка из диэлектрика). МПЛ – в настоящее время наиболее широко применяемая СВЧ-линия передачи при разработке миниатюрных устройств СВЧ. Основным типом в МПЛ является квазиТЕМ-волна, однако могут быть возбуждены и волны высших типов. Структура поля в поперечном сечении МПЛ показана на рис. 2.1,б.
Одной из важнейших характеристик МПЛ является волновое сопротивление, определяемое геометрическими размерами линии и диэлектрической проницаемостью подложки. Для полосок нулевой толщины (t/h→0)
при
;
при
,
где εэф– эффективная диэлектрическая проницаемость. В статическом случае.
Одним из простейших и в то же время важнейших элементов СВЧ-схем на основе МПЛ является микрополосковый резонатор (МПР), представляющий собой отрезок МПЛ резонансной длины l. По конструкции МПР делятся на замкнутые (например, кольцевой), а также на короткозамкнутые и на разомкнутые на конце. Короткозамкнутые на концах МПР используются редко из-за технологических трудностей обеспечения короткого замыкания между проводниками МПЛ. На рис. 2.2 показаны примерыа‑ линейного разомкнутого на концах МПР,б‑ кольцевого МПР. Основными характеристиками резонатора являются резонансная частотаf0 и добротностьQ. Экспериментально эти характеристики могут быть получены на основе измерения характеристик передачи резонатора. Резонансная частота МПР определяется длиной резонатораlи диэлектрической проницаемостью подложки. Для линейного резонатора (рис. 2.2,а)
, (2.1)
где n= 1,2,… – число полуволн, укладывающихся на длине резонатора; εэф– эффективная диэлектрическая проницаемость.
Нагруженная добротность резонатора определяется как, где– ширина резонансной кривой, измеренная по уровню 3 дБ от максимума. Для МПР характерны невысокие значения добротности (100…500). Основные преимущества МПР – миниатюрность, совместимость с линиями передачи СВЧ и активными планарными элементами (диодами, транзисторами и т.д.).