пиво №12
.docМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра «Техническая электродинамика и антенны»
Лабораторная работа №12
«Измерение сопротивления нагрузки и настройка волноводной линии в режим бегущей волны»
Выполнил: студент гр. БИН2104 Зайцева О.С.
Проверил:
Москва, 2023 г.
Цель работы
1. Ознакомление с методикой измерения эквивалентных сопротивлений волновода по найденному распределению поля в волноводе.
2. Приобретение навыков пользования круговой диаграммой полных сопротивлений.
3. Ознакомление с методикой настройки волноводов на бегущую волну путем включения неоднородности.
Блок-схема лабораторной установки
Рис.1.
1 - генератор СВЧ колебаний, работающий в диапазоне 30....37,5 ГГц;
2 - возбудитель волны типа (коаксиально-волноводный переход);
3 - измерительная линия; 4 - согласующая секция; 5 — нагрузка.
Домашний расчёт
1. Исходные данные
- коэффициент бегущей волны задаётся одинаковым для обеих задач.
Для задачи № 1:
- нормированное расстояние, являющееся отношением длины рассматриваемого участка линии к длине волны в линии. Его значение в сочетании с известным однозначно определяет на диаграмме полных сопротивлений точку, соответствующую нормированному значению сопротивления нагрузки .
Направление смещения: к генератору. Нормированное расстояния до точки, определяющей ведётся в направлении, противоположном заданному направлению смещения.
Для задачи № 2:
; Направление смещения: к нагрузке.
2. Расчёт сопротивления нагрузок и соответствующих им входных сопротивлений линий с помощью круговой диаграммы
Требуется рассчитать входные сопротивления линии передачи (волновода) для двух сопротивлений нагрузки (первое сопротивление задано в задаче №1, второе - в задаче № 2) при изменении длины линии от значения до значения с шагом , где m – некоторое целое положительное число, а Λ - длина волны в линии. Таким образом, поставлена задача: проследить характер изменения значений входного сопротивления при изменении длины линии в рамках одного периода ( ). Начальная точка, направление смещения и коэффициент бегущей волны приведены в исходных данных, поэтому задача сводится к серии графических построений на диаграмме полных сопротивлений.
Для начала необходимо провести прямую, соединяющую точку с заданным нормированным расстоянием, причём данное расстояние откладывается противоположно указанному направлению смещения ( получаем к нагрузке) и центр диаграммы (точку r = 1). Пересечение этой прямой с окружностью (нанесена на диаграмму пунктиром) даёт нам точку А, которая определяет нормированное значение полного сопротивления нагрузки. Теперь, чтобы получить первое значение входного сопротивления, необходимо сдвинуться от полученной точки A на относительных единиц по направлению к генератору, получив таким образом отметку относительного расстояния по внутренней окружности. Затем полученная отметка соединяется с центром диаграммы, точка пересечения соединяющей прямой с окружностью , назовём её B, будет определять первое значение входного сопротивления линии. Далее происходит очередное смещение на , аналогичным образом определяет точка С и т .д. Ход построений проиллюстрирован на рис.1. Таким способом определяем входные сопротивления при изменении нормированного расстояния с шагом 0,01 до тех пор, пока не будет пройден полный период изменения значений . Данные заносятся в табл.1.
Рис.2. Круговая диаграмма полных сопротивлений для задачи № 1.
Табл.1. Входные сопротивления, определённые для задачи № 1,
, ед. |
0,02 |
0,07 |
0,12 |
0,17 |
0,22 |
, eд. |
0,3+i0,12 |
0,36+i0,44 |
0,51+i0,9 |
0,98+i1,76 |
2,5+i1,3 |
, ед. |
0,27 |
0,32 |
0,37 |
0,42 |
0,47 |
, eд. |
2,9-i1,2 |
1,15-i2,2 |
0,58-i1,05 |
0,38-i0,54 |
0,3-i0,19 |
Для задачи № 2 методика решения и графических построений не изменяется, отличаются только заданная начальная отметка нормированного расстояния и направление смещения, в котором его следует отсчитывать (в данном случае указано смещение к нагрузке, значит необходимо определять начальную точку по внешней окружности, т. е. отсчитывая к генератору). Как и в предыдущей задаче соединяем точку относительного расстояния с центром диаграммы и ищем точку пересечения полученной прямой с окружностью , что даёт точку D. Координаты точки D являют собой нормированное полное сопротивление нагрузки, а для получения первого значения входного сопротивления линии необходимо произвести смещение по шкале нормированных расстояний на и снова произвести вышеописанные действия. Получившаяся точка E определяет первое значение входного сопротивления линии, аналогичным образом строится точка F, определяющая второе значение входного сопротивления линии и т. д. Процесс иллюстрируется на рис.2. Определение значений входного сопротивления линии со смещением по шкале нормированного расстояния с шагом 0,05 продолжается до тех пор, пока не будет пройден полный период изменения данных значений . Данные заносятся в табл.2.
Рис.3. Круговая диаграмма полных сопротивлений к задаче № 2.
Табл.2. Входные сопротивления, определённые для задачи № 2,
, ед. |
0,04 |
0,09 |
0,14 |
0,19 |
0,24 |
, eд. |
0,31-0,23i |
-0,58i |
-1,18i |
-2,4i |
-2,6i |
, ед. |
0,29 |
0,34 |
0,39 |
0,44 |
0,49 |
, eд. |
+1,4i |
+1,56i |
+0,76i |
+0,35i |
+0,7i |