4. Задание к экспериментальной части

(выполняется в лаборатории)

4.1. Измерить распределение амплитуды напряженности электрического поля волны вдоль широкой стенки волновода.

4.2. Измерить распределение амплитуды напряженности электрического поля волны вдоль оси волновода в режиме стоячей волны.

4.3. Измерить длину волны, фазовую скорость и скорость распространения энергии в заданном диапазоне частот.

5. Описание измерительной установки

Блок-схема измерительной установки приведена на рис. 1. Источником высокочастотных колебаний служит генератор СВЧ (1) типа Г4-80, работающий в диапазоне частот 2,56…4,0 Ггц. В состав генератора СВЧ входит модулятор, обеспечивающий модуляцию высокочастотных колебаний импульсной последовательностью, например меандром. С выхода генератора модулированный высокочастотный сигнал с помощью коаксиального кабеля и коаксиально-волноводного перехода поступает в волноводный измерительный тракт прямоугольного сечения с размерами 5825 мм (2), в котором распространяется волна Н₁₀. Тракт заканчивается короткозамыкающим поршнем (3), который с помощью специального механизма может перемещаться вдоль волновода. Этот поршень обеспечивает в измерительном тракте режим стоячей волны, что необходимо для измерения длины волны в волноводе.

Измерительный тракт (2) состоит из двух частей (2а и 2б), соединенных друг с другом с помощью волноводного фланца Б-Б. Левая часть тракта (2а) выполняет две функции: канализирует волну Н₁₀ в правую часть измерительного тракта (2б) и используется для получения экспериментальной зависимости напряженности электрического поля волны Н₁₀ при изменении точки наблюдения вдоль широкой стенки волновода. Конструктивно измерительный тракт (2) представляет собой отрезок прямоугольного волновода с длиной l₁, в котором вдоль широкой стенки волновода прорезана узкая щель. Вдоль этой щели с помощью специального механизма перемещается индикаторная головка (4). В состав этой головки входит короткий (по сравнению с длиной волны) измерительный зонд, который размещен внутри волновода параллельно силовым линиям электрического поля волны Н₁₀, и детекторная головка, состоящая из колебательного контура (объемного резонатора) и детектора в нем.

Модулированный высокочастотный сигнал вызывает в зонде ток, и после детектирования на выходе детекторной головки образуется низкочастотная составляющая сигнала (F_м=1000 Гц), которая поступает в измерительный усилитель, где усиливается, а затем подается на стрелочный прибор (микроамперметр). Показания этого прибора пропорциональны величине тока в зонде измерительного тракта, т.е. квадрату напряженности электрического поля волны Н₁₀ в той точке волновода, в которой в данный момент размещается зонд.

Правая часть измерительного тракта (2б) представляет собой стандартную измерительную линию типа Р1-7. Она включает в себя отрезок волновода длиной l₂ , в котором прорезана узкая продольная щель. Вдоль этой щели перемещается индикаторная головка, аналогичная имеющейся в измерительном тракте (2а). С помощью правой части измерительного тракта (2б) в установке осуществляется измерение длины стоячей волны в волноводе.

В измерительной установке имеется всего один измерительный усилитель (5), и поэтому сначала производят измерения, используя измерительный тракт 2а, а затем измерение длины стоячей волны с помощью измерительного тракта 2б. Для переключения режима работы в установке используются два различных кабеля.