Описание экспериментальной установки

Для исследования вынужденных колебаний в объемном резонаторе необходимо следующее оборудование (см. рис.4):

1) генератор сигналов СВЧ Г4-83;

2) измерительная линия волноводная Р1-28;

3) объемный резонатор;

4) коаксиальная детекторная секция;

5) микроамперметр.

Рис. 4. Схема лабораторной установки

 

Наиболее простой метод определения добротности резонатора – метод передачи основан на снятии вблизи резонанса частотной зависимости сигнала, наведенного во встроенном в резонатор зонде. Этот сигнал выпрямляется детекторной секцией и измеряется микроамперметром. Резонатор возбуждается сигналом другого зонда, соединенного с генератором СВЧ.

Из-за наличия устройств связи резонатора с внешними структурами его резонансная частота и добротность изменятся. Убывание электромагнитной энергии в резонаторе будет обусловлено его собственными потерями и потерями в связанных с ним устройствах. Этот процесс характеризуется нагруженной добротностью резонатора Q_H. Если известен коэффициент связи резонатора в зондом ή, то нагруженную добротность можно выразить через собственную добротность резонатора Q₀:

. (1)

Перепишем это выражение в виде

,

где введено обозначение Q_вн ⁼ - внешняя добротность резонатора.

Из этого равенства можно заключить, что Q_bh описывает потери во внешних устройствах, связанных с резонатором, Q_o - собственные потери резонатора.

Метод передачи позволяет определить нагруженную добротность резонатора, однако при слабой связи η ≈ 0 из (1) следует, что Q_H ≈ Q_o. По снятой вблизи резонанса зависимости мощности от частоты (при квадратичном детекторе его сигнал пропорционален мощности в резонаторе) определяются частоты f₁, f₂, соответствующие расстройкам при половинной мощности (рис. 5).

Нагруженная добротность рассчитывается по формуле

. (2)

Рис. 5. Определение Q_H