 |
|
Задание по лабораторной работе
3.4.1. Предварительное задание
1. Изучить настоящее описание, инструкцию к измерительной установке.
2. Измерить распределение поля вдоль оси ЗС на всех видах колебаний .
3. Определить шаг перемещения возмущающего тела с учетом того, что в каждом зазоре должно быть снято 5–6 точек.
4. Подготовить необходимые таблицы для выполнения основного задания.
5. Используя формулу (4.9) для резонансной частоты тороидального резонатора, определить приближенное значение 
. Размеры макета ЗС указаны в разделе «Исходные данные для выполнения предварительного задания». Это частота приблизительно равна частоте нулевого вида колебаний отрезка ЗС.
3.4.2. Основное задание
1. Ознакомиться с аппаратурой и элементами измерительной установки.
2. Включить генератор и измерительные приборы согласно инструкции.
3. Определить все резонансные частоты макета на рабочем типе волны:
– вывести возмущающее тело из макета ЗС;
– установить частоту генерации, несколько большую рассчитанной при выполнении предварительного расчета частоты . Плавно уменьшая частоту генерации, найти последовательно 
резонансных частот макета. Если наблюдается большее количество резонансов, то верхние частоты принадлежат другой полосе пропускания. Если меньшее – некоторые виды колебаний не возбуждаются вследствие слишком слабой связи с генератором или нарушения периодичности ЗС.
4. На каждой частоте определить фазовый угол сдвига 
. Для этого:
– Переключить генератор 1 в режим внешней модуляции от низкочастотного генератора синусоидальных колебаний;
– настроить генератор 1 на резонансную частоту макета и записать показания электронно-счетного частотомера с точностью до 1 кГц;
– поместить возмущающее тело в замедляющую систему и измерить уход резонансной частоты, то есть после ввода возмущающего тела снова настроить генератор 1 в резонанс и записать показания частотомера, зафиксировав резонансную частоту системы с возмущающим телом;
– последовательно во всех выбранных точках на продольной оси с шагом, рассчитанным в разделе 3.4.1 (п. 3), снять зависимость резонансной частоты от места расположения возмущающего тела в замедляющей системе;
– используя теорему возмущений, построить распределение напряженности электрического поля вдоль продольной оси замедляющей системы и сравнить полученные значения уходов частоты с кривыми на рис. 3.6;
– сопоставляя экспериментальные и теоретические эпюры напряженности электрического поля, определить фазовый угол для каждого резонанса.
5. Снять зависимость резонансной частоты от положения возмущающего тела для других указанных преподавателем видов колебаний.
6. Определить добротности макета на каждом виде колебаний в рабочей полосе пропускания. Для этого:
– переключить генератор 1 в режим внутренней частотной модуляции и настроить генератор так, чтобы на экране осциллографа была видна резонансная кривая;
– настроить внутренний частотомер генератора так, чтобы частотная метка находилась на левом склоне резонансной кривой на половинном уровне максимальной амплитуды амплитудно-частотной характеристики, и записать показания волномера;
– измерить частоту симметричной точки на правом склоне кривой;
– используя формулу (4.13), рассчитать добротность на каждом виде колебаний в рабочей полосе прозрачности.
7. Прокалибровать возмущающее тело, для этого:
– входную и индикаторную петлю связи подключить к эталонному резонатору;
– измерить изменение резонансной частоты резонатора при введении в него возмущающего тела, используя методику, описанную в п. 4.
3.4.3. Дополнительное задание
1. Исследовать дисперсионную характеристику и сопротивление связи ЗС в «щелевой» полосе прозрачности.
2. Исследовать зависимость дисперсии ЗС от угла разворота щелей в смежных диафрагмах.
Содержание отчета
1. Цель работы, эскиз исследуемой ЗС и схема измерительной установки.
2. Краткие сведения о конструкции, характеристиках, параметрах и области применения ЗС.
3. Расчетное значение резонансной длины волны (размеры замедляющей системы, необходимые для расчета, содержатся\ в разднеле "исходные данные для предварительного задания".
4. Теоретические и экспериментальные графики распределения напряженности электрического поля в макете ЗС для всех измеренных видов колебаний, резонансные частоты этих видов и значения угла фазового сдвига, определенные с помощью сравнения теоретических и экспериментальных графиков.
5. Дисперсионные характеристики ЗС в координатах 
и 
для пространственных гармоник с номерами указанными преподавателем.
6. Расчет ускоряющего напряжения ЛБВ 
, использующей исследуемую ЗС на минус первой пространственной гармонике. Рабочая точка выбирается вблизи значения 
(точное значение указывается преподавателем). Эффективное взаимодействие достигается при условии, что скорость электронов 
7. Значения сопротивления связи, рассчитанные для указанных преподавателем углов фазового сдвига и номеров пространственных гармоник (наносятся на дисперсионную характеристику около соответствующих точек).
8. Выводы и замечания по работе.
3.6. Контрольные вопросы
1. Дайте определение замедляющей системы.
2. Укажите различия между падающей и отраженной волнами, с одной стороны, и прямыми и обратными пространственными гармониками, с другой, и объясните эти отличия на примере дисперсионных характеристик
3. Могут ли модули фазовой и групповой скорости пространственной гармоники в замедляющей системе быть больше скорости света?
4. Укажите основные параметры и характеристики ЗС.
5. Как определить фазовую и групповую скорости по дисперсионной характеристике ЗС, построенной в координатах и ?
6. Какие виды колебаний возможны в закороченном с обеих сторон отрезке ЗС? Приведите обоснованные примеры.
7. Какие требования предъявляются к возмущающему телу при измерении распределения поля в ЗС?
8. Какие факторы определяют погрешность измерения дисперсионной характеристики и сопротивления связи.
9. На каком явлении основан метод идентификации полей различных видов колебаний в отрезке ЗС?