Описание установки и метода измерений

В данной работе исследуются электромагнитные волны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона (СВЧ- диапазон включает радиоволны длиной от 1 мм до 1м). В качестве генератора СВЧ использован полупроводниковый источник СВЧ волн, так называемый диод Ганна. Он смонтирован на прямоугольном волноводе, к которому припаяна рупорная антенна, представляющая собой рупор пирамидальной формы, который хорошо согласовывает волновод с открытым пространством. С помощью волновода и рупорной антенны в направлении оси формируется монохроматическая плоскополяризованная электромагнитная волна. На рис.4 представлена принципиальная схема экспериментальной установки.

Генератор СВЧ вместе с прямоугольным волноводом смонтирован в пластмассовым корпусе, который установлен на вертикальном стержне, закрепленном на массивной подставке- оптической скамье. А₁-рупорная антенна.

Электромагнитная волна, бегущая вдоль луча SO, падает нормально на металлический экран Э и отражается в противоположном направлении. При определенном (резонансном) расстоянии между генератором и экраном в результате интерференции бегущей и отраженной волн вдоль SO установится стоячая электромагнитная волна.

B₁

Рис.4

Индикатором электрического поля стоячей электромагнитной волны в данной работе является приемник с дипольной антенной А₂. Дипольную антенну образует расположенный вертикально кремниевый высокочастотный диод вместе со стопорным и крепежным винтами, смонтированный в пластмассовой колодке. Колодка закреплена на стержне, установленном на подвижной каретке К. Винт В₂ перемещает в горизонтальном направлении стержень относительно каретки, винт В₃- каретку со стержнем и антенной вдоль оптической скамьи. Экранированный провод соединяет антенну с микроамперметром.

Питание генератора осуществляется от выпрямителя U, включаемого в розетку переменного напряжения на стенде.

В комплект установки входят, кроме того, поляризационная решетка Р, лист из диэлектрика (гетинакса), который можно закреплять на оптической оси и металлическое зеркало (из алюминия).

Порядок выполнения работы

1. Разобраться в схеме установки. Включить питание на стенде (тумблер переменного тока).

2. Тумблером SA₂ включить генератор – сверхвысокой частоты (СВЧ).

3. По шкале микроамперметра РмкА убедиться в наличии приемного сигнала в приемной антенне А₂.

4. Винтами В₂ и В₃ установить основание антенны на ноль шкалы на каретке.

5. Перемещением с помощью винта В₁ экрана Э добиться максимального сигнала на антенну (максимального отклонения зайчика микроамперметра).

6. Установить между генератором и антенной на скамье поляризационную решетку Р и, вращая ее вокруг горизонтальной оси (ее оси симметрии), убедиться в том, что волна, излучаемая генератором линейно поляризованная. Одно из двух взаимно перпендикулярных положений решетки должно полностью пропускать волну, другое – нет.

7. Помещая на пути волны перед антенной попеременно металлический и диэлектрический экраны, оцените их влияние на величину сигнала в цепи антенны А₂.

8. Убрав поляризационную решетку и экраны, смещая антенну вперед и назад вдоль луча SO, еще раз убедиться, что антенна находится в пучности электрического поля стоячей электромагнитной волны (сигнал должен быть наибольшим).

9. Перемещая антенну винтами в₂ и В₃ вдоль шкалы, отметьте 5-6 последовательных положений L_i, соответствующих максимальному сигналу. Данные занести в табл. 1.

Таблица 1

№ изм

L_i м