Лаба 3
.docМинистерство Российской Федерации по информационным технологиям и связи
Сибирский Государственный Университет телекоммуникаций и информатики
Кафедра прикладной электродинамики
Лабораторная работа №3
по курсу: "Электромагнитные поля и волны".
Исследование параметров электромагнитных волн в прямоугольном волноводе.
Бригада 1, вариант 1.
Выполнил: Алексеев В.Ю.
студент группы М-32
Руководитель: Федотова Т.Н.
к. т. н., доцент
Новосибирск, 2005
1. Цель работы:
а) Исследование дисперсионных характеристик прямоугольного волновода: зависимости длины волны в волноводе и фазовой скорости в волноводе от частоты.
б)
Исследование распределения электромагнитного
поля в поперечном сечении прямоугольного
волновода на примере волны
.
2. Описание лабораторной установки.
Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из:
1) генератора СВЧ сигналов;
2) волноводной измерительной линии;
3) устройства для измерения поля в поперечном сечении;
4) короткозамкнутой нагрузки;
5) согласующей нагрузки;
6) индикаторного прибора.
Рисунок 1. Структурная схема лабораторной установки.
3. Исходные данные.
Для
бригады 1, варианта 1:
,
,
,
,
,
.
4. Предварительные расчеты.
а) Расчет длины волны в заданном диапазоне частот.
Вначале рассчитаем критическую длину волны:
.
Теперь можно рассчитать длину волны для различных частот.
.
.
.
.
.
.
б) Расчет фазовой скорости в заданном диапазоне частот.
Вначале рассчитаем критическую частоту:
.
Теперь можно рассчитать фазовую скорость на различных частотах.
.
.
.
.
.
.
в)
Расчет зависимости
от координаты
.
Выведем формулу для расчета.
.
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
5. Исследование зависимости длины волны и фазовой скорости от частоты и сравнение этих зависимостей с теоретически рассчитанными.
Таблица 1. Результаты расчета и эксперимента λВ и VФ.
|
|
Экспериментальные данные |
Теоретический расчет |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,6 |
158 |
239 |
162 |
9,1∙108 |
8,7∙108 |
156,8 |
|
5,9 |
127 |
185 |
116 |
6,8∙108 |
6,6∙108 |
112,5 |
|
6,2 |
224 |
271 |
94 |
5,8∙108 |
5,7∙108 |
91,5 |
|
6,5 |
129 |
170 |
82 |
5,3∙108 |
5,1∙108 |
78,7 |
|
6,8 |
228 |
192 |
72 |
4,9∙108 |
4,7∙108 |
69,6 |
Рисунок 2. Графики зависимости λВ(f) согласно экспериментальным данным (1) и теоретического расчета (2).
Рисунок 3. Графики зависимости VФ(f) согласно экспериментальным данным (1) и теоретического расчета (2).
6. Исследование зависимости EY/EY.MAX. от координаты x и сравнение этой зависимости с теоретически рассчитанной.
Таблица 2. Результаты расчета и эксперимента электрического поля в поперечном сечении волновода.
|
|
Экспериментальные данные |
Теоретический расчет |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
30 |
0,67 |
0,32 |
|
6 |
53 |
0,89 |
0,61 |
|
9 |
66 |
0,99 |
0,84 |
|
11,5 |
67 |
1 |
0,95 |
|
12 |
67 |
1 |
0,97 |
|
14,25 |
63 |
0,97 |
1 |
|
15 |
62 |
0,96 |
0,99 |
|
18 |
40 |
0,77 |
0,91 |
|
21 |
35 |
0,72 |
0,74 |
|
23 |
31 |
0,68 |
0,57 |
|
25 |
20 |
0,55 |
0,38 |
|
28,5 |
0 |
0 |
0 |
Рисунок 4. Графики зависимости EY/EY.MAX. от координаты x согласно экспериментальным данным (1) и теоретического расчета (2).