- •Общие методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Выражение для входного сопротивления
- •Преобразование полного сопротивления
- •Расчетная часть
- •Описание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •Задания по пункту 4
- •Отчёт должен содержать следующие материалы:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование электромагнитного поля в прямоугольном волноводе Цель работы :
- •Сведения из теории
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Измерение диэлектрической проницаемости волноводными методами
- •Метод полного заполнения сечения волновода
- •Метод короткого замыкания и холостого хода
- •Метод "бесконечного" слоя
- •Метод волноводных мостов
- •Экспериментальная часть Описание установки
- •Определение
- •Контрольные вопросы
- •Литература:
Метод короткого замыкания и холостого хода
Более точные результаты можно получить при расположении образца на расстоянии, равном от закороченного конца. В этом случае образец находится в пучности электрического поля и, следовательно, более эффективно с ним взаимодействует. Четверть волновой отрезок со стороны образца имеет бесконечное сопротивление, в связи с этим метод носит название метода холостого хода.
Для такого положения уравнение (7) переписываем в виде:
(11)
Сочетание метода короткого замыкания и холостого хода дает еще одну возможность избежать решения трансцендентного уравнения. Перемножая (7) и (11), можно исключить гиперболическую функцию:
(12)
Практически это можно осуществить путем использования подвижного поршня, который в первом положении устанавливается вплотную к образцу, а во втором отодвинут от него на расстоянии .
Метод "бесконечного" слоя
В методе используется слой диэлектрика, условно названный "бесконечным". Толщина "бесконечного" слоя выбирается из условия полного затухания прошедшей волны. Соотношения, связывающие электрические характеристики диэлектрика с измеряемыми величинами, выражаются через элементарные функции при самом общем рассмотрении данной задачи.
(13)
где определяются из условия:
(14)
- входное сопротивление бесконечного образца, определяемое по измеренным значениям с помощью круговой диаграммы.
Метод волноводных мостов
Э тот метод основан на измерении фазового сдвига и затухания волны, проходящей через заполненный исследуемым материалом участок волновода.
В данной схеме энергия генератора делится на две равные части, одна из которых идет в верхнее плечо моста, содержащего образец толщиной d. В другом плече находится калибровочный аттенюатор и фазовращатель, служащие для установления нулевого баланса индикаторного прибора.
Процесс измерения состоит в установлении нулевого баланса сначала без образца, а затем с образцом. Измеряемые величины, которые являются разностью соответствующих показаний фазовращателя и аттенюатора, позволяют вычислить действительную и мнимую части диэлектрической проницаемости материала образца.
Экспериментальная часть Описание установки
Генератор СВЧ возбуждает электромагнитные волны в волноводе, в качестве которого используется волновод измерительной линии.
Чтобы измерительная линия, представляющая в режиме стоячей волны реактивную нагрузку, не влияла на работу генератора, она подключается через аттенюатор (отрезок волновода, в который погружается пластина, поглощающая СВЧ мощность). Измерение рекомендуется проводить в положении аттенюатора 10 дБ. Обычно генератор имеет собственный аттенюатор.
Исследуемый диэлектрик помещен в отрезок волновода. Положение максимума поля относительно диэлектрика регулируется короткозамыкателем.
Определение
Определение производится сочетанием методов холостого хода и короткого замыкания. При этом используется соотношение (12)
Для этого сначала берется пустой отрезок волновода, закорачивается пластиной. Затем измеряется длина волны в волноводе и координата любого максимума поля стоячей волны. После этого на месте пустого отрезка волновода ставится отрезок с диэлектриком известной толщины. Измеряется смещение максимума и коэффициент бегущей волны:
Смещение максимума и длины волны в волноводе позволяет определить:
Затем короткозамыкатель устанавливается на расстояние от образца, и измеряются те же параметры, что и в первом случае.
Таким образом, зная можно решить уравнение (12), что дает возможность определить .