 |
|
Описание измерительной установки
 |
Измерения зависимости длины волны в волноводе и постоянной затухания от частоты производятся резонансным методом. Схема измерительной установки показана на рис. 2.6. Она состоит из генератора качающейся частоты 1, индикатора 2, частотомера 3, направленных ответвителей 4 для контроля падающей мощности и 5 для подачи сигнала на частотомер, исследуемых макетов 6, 7, 8, представляющих собой закороченные с двух сторон отрезки прямоугольного, круглого и коаксиального волноводов, элементов возбуждения и связи в виде петли и штыря и детекторной головки 9, сигнал с которой поступает на индикатор 2.
Исследуемые макеты волноводов возбуждаются от ГКЧ. Если на длине макета укладывается целое число полуволн:
то в отрезке волновода наблюдается резонанс и амплитуда сигнала, поступающего на индикатор, резко увеличивается (скобки в последнем выражении указывают, что нулевое значение индекса p может быть только для Е-волн). Зная частоту резонанса 
и число полуволн 
, укладывающихся на длине макета, можно определить 
, соответствующую данной частоте и по найденным таким образом точкам построить дисперсионную характеристику волновода, воспользовавшись соотношениями (2.8) и (2.5). Для определения количества полуволн используется возмущающее тело, при введении которого в волновод происходит смещение резонансной частоты, пропорциональное квадрату напряженности электрического поля в месте расположения тела. Помещая возмущающее тело в различные отверстия и измеряя смещение резонансной частоты, можно определить число максимумов электрического поля, т. е. число полуволн на длине макета.
При резонансе поле в закороченном отрезке волновода имеет вид стоячей волны, т. е. функция 
имеет вид:
– для 
-волн
– для 
-волн
– для 
-волн
Для определения постоянной затухания 
необходимо измерить добротность резонатора, используя выражение
где 
– ширина резонансной кривой на уровне 
. С другой стороны,
где 
– циклическая резонансная частота; 
– энергия, запасенная в отрезке волновода ( 
– энергия бегущей волны, запасенная в единице длины волновода 
). Суммарная мощность потерь 
определяется как мощность потерь в боковых и торцевых стенках, а также потерь на излучение через элементы возбуждения и связи. Для минимизации потерь связь резонатора с генератором и детекторной головкой выбирается максимально слабой. В этом случае 
, и этой величиной можно пренебречь.
Потери энергии в боковых стенках вычисляют по формуле: 
Следовательно,
Мощность, передаваемая по волноводу 
, пропорциональна групповой скорости и равна 
. Для стоячей волны энергия, запасенная в единице длины волновода 
. Таким образом, из (2.28) получаем
В первом приближении отношение 
возможно считать равным отношению площадей торцевых и боковых стенок резонатора.