Описание измерительной установки. Измерения зависимости длины волны в волноводе и постоянной затухания от частоты производятся резонансным методом

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.