Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лабораторная работа 4 по дисциплине: Электромагнитные поля и волны. Исследование СВЧ объемных резонаторов - файл Ильичева С_Н_Поля и волны_Лабораторная 4_Группа МДТ23.doc


Лабораторная работа 4 по дисциплине: Электромагнитные поля и волны. Исследование СВЧ объемных резонаторов
скачать (55.9 kb.)

Доступные файлы (1):

Ильичева С_Н_Поля и волны_Лабораторная 4_Группа МДТ23.doc168kb.04.09.2005 17:48скачать

содержание
Загрузка...

Ильичева С_Н_Поля и волны_Лабораторная 4_Группа МДТ23.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
МС РФ по связи и информатике.

Сибирский государственный университет телекоммуникации и информатики.

Межрегиональный учебный центр переподготовки специалистов.
Лабораторная работа 4.

По дисциплине: Электромагнитные поля и волны.

Исследование СВЧ объемных резонаторов.

Вариант 8.


Исполнитель: Ильичёва С. Н.

Группа: МДТ-23.

Проверил:

г. Тюмень 2005г.
Цель работы: Освоение методики расчета конструктивных параметров объемных резонаторов и измерение основных электрических характеристик: резонансной частоты, нагруженной и собственной добротностей.

 

Задание для самостоятельной работы.

Для заданных в таблице вариантов* резонансной частоты f0 и полосы пропускания Δf провести конструктивный расчет прямоугольного резонатора с колебанием Н101, Рис.1:

  • определить длину резонатора l, если а = 28,5 мм, в = 12,6 мм; 23 х 10; 58 х 25 мм;

  • рассчитать собственную добротность Q0;

  • вычислить нагруженную Qн и внешнюю Qе добротности резонатора;

  • по найденному значению внешней добротности определить диаметр d круглой диафрагмы связи;

  • определить скорректированную длину резонатора ℓкорр с учетом влияния диафрагм связи.




М

а х в, мм

Вариант 1

f0, ГГц

Δf, МГц

8

28,5 х 12,6

7,00

56,0


Решение:



Длина резонатора равна половине длины волны в прямоугольном волноводе

, где



Собственная добротность - это отношение накопленной в резонаторе энергии к энергии рассеиваемой этим резонатором за 1 период.

Собственная добротность для колебания Н101 определяется размерами резонатора и проводимостью стенок резонатора



где: – глубина проникновения поля в проводник, для меди



Нагруженная добротность - это отношение накопленной в резонаторе энергии к энергии рассеянной в резонаторе и в нагрузке за 1 период.
Нагруженную добротность QН можно вычислить по известным Δ f и f0 .



Внешняя добротность характеризует связь резонатора с нагрузкой и находится по известным Q0 и QН .



Диаметр диафрагмы связи находится по вычисленному значению внешней добротности Q.



где: - магнитная поляризуемость диафрагмы связи.





Скорректированная длина резонатора с учетом влияния диафрагм связи



где:
Величина собственной добротности объемного резонатора зависит от:

  • проводимости стенок резонатора, чем выше проводимость, тем выше Q0, так как при увеличении проводимости стенок уменьшается поверхностное сопротивление Rs;

  • от соотношения объема и площади внутренней поверхности, большим сопротивлением V/S обладает сфера;

  • от качества изготовления резонатора:

а) не допускаются щели, т.к. в этом случае появляется излучение и Q0 резко уменьшается;

б) шлифовка и полировка внутренней поверхности резонатора приводит к увеличению Q0;

  • в случае заполнения резонатора диэлектриком собственная добротность падает, так как появляются дополнительные диссипативные потери в диэлектрике.

^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какие факторы влияют на величину собственной добротности объемного резонатора?

Cобственная Q0 зависит от свойств материала, т.е. зависит от проводимости, чем больше проводимость, тем больше Q0. Объемные резонаторы покрывают серебром (слой серебра , очень тонкий слой). .

Величина Q0 зависит от структуры поля в резонаторе, т.е. от типа колебаний в резонаторе. Для разных типов колебаний Q0 различна. Предположим, что магнитные поля в резонаторе всюду одинаковы .



2. Дать определение собственной и нагруженной добротности объемного резонатора.

Собственная добротность - это отношение накопленной в резонаторе энергии к энергии рассеиваемой этим резонатором за 1 период:

Q0 = 2    (12.4.1.)
Нагруженная добротность - это отношение накопленной в резонаторе энергии к энергии рассеянной в резонаторе и в нагрузке за 1 период.


3. Какие основные типы колебаний наблюдаются в цилиндрическом объемном резонаторе и при каких соотношениях диаметра резонатора к длине. Нарисовать их структуру.

По аналогии с волноводами типы колебаний в объемном резонаторе классифицируются по группам в зависимости от того, имеет ли пространственное распределение электромагнитного поля осевые или радиальные (поперечные) компоненты. Колебания типа Н (или ТЕ) имеют осевую компоненту лишь магнитного поля; колебания типа Е (или ТМ) обладают осевой компонентой только электрического цоля. Наконец, у колебаний типа ТЕМ ни электрическое, ни магнитное поля не имеют осевых компонентов. Типы колебаний в цилиндрическом объемном резонаторе характеризуют 3 индексами т, n, р, соответствующими числу полуволн электрического или магнитного поля, укладывающихся по его диаметру, окружности и длине (например, Етпр или Нтпр). Тип колебания (Е или Н) и его индексы определяют структуру электрического и магнитного полей в объемном резонаторе.

Основные колебания Н111 и Е010



4. Как изменение степени связи резонатора с нагрузкой влияет на значение резонансной частоты?

Для характеристики степени связи резонатора с генератором и нагрузкой вводят понятие внешней добротности



Обычно в системах СВЧ величины внутреннего сопротивления генератора и нагрузки равны и Q = Qℓ1 = Qℓ2. Чем меньше величина внешней добротности, тем сильнее резонатор связан с нагрузкой, т.е. большая часть энергии расходуется в нагрузке. Изменение внешней добротности Q (степени связи резонатора с нагрузкой) приводит к изменению полосы пропускания : чем меньше Q, тем шире полоса пропускания объемного резонатора.
5. Зачем внутреннюю поверхность объемных резонаторов полируют?

Для высокой собственной добротности. Q0 очень зависит от качества обработки внутренней поверхности резонатора (внутреннюю поверхность полируют).
6. Почему значения собственных добротностей объемных резонаторов на СВЧ много больше значений собственных добротностей колебательных контуров на низких частотах?

Колебательный контур отдает свою энергию в окружающее пространство и в таком контуре добротность крайне низка. В объемном резонаторе излучение маленькое по сравнению с колебательным контуром, т.к. объемный резонатор имеет форму замкнутой металлической полости. В каждой точке объемного резонатора имеются электрические и магнитные поля и обмен между ними происходит в каждой точке. В связи с этим добротность собственная объемного резонатора много больше, чем у колебательного контура.

Q0 конт = 100-300

Q0 объем.рез = 10000-50000
7. Нарисуйте эквивалентную схему объемного резонатора вблизи резонансной частоты.

Вблизи резонансной частоты объемный резонатор имеет частотную характеристику, подобную параллельному LC-контуру. Поэтому на эквивалентной схеме он условно изображается параллельным соединением L, C и G0 элементов, где G0 — активная проводимость, которая учитывает потери в резонаторе.



L C G0


Скачать файл (55.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru