3. Вопросы к домашним заданиям

1. Почему на СВЧ нельзя создать колебательные системы с сосредоточенными постоянными, обладающие хорошими резонансными свойствами?

2. Назовите основные типы СВЧ резонаторов. Почему они резонируют не на кратных частотах?

3. Какие виды колебаний могут существовать в прямоугольных и цилиндрических резонаторах?

4. Вдоль каких направлений в волноводных резонаторах наблюдаются стоячие волны? Сравнить с волноводами соответствующей формы.

5. Что понимают под многочастотностью СВЧ резонатора и многозначностью его колебаний? При возбуждении каких полей вероятность многозначности колебаний возрастает?

6. По каким признакам производят классификацию объемных резонаторов?

7. Дайте определение незагруженной, нагруженной и внешней добротностям резонатора. От каких факторов зависят их величины?

8. Как можно ориентировочно оценить добротность резонатора?

9. В чем состоит существенный недостаток цилиндрического резонатора, работающего на колебании Е010 ?

10. Почему полые резонаторы имеют высокую эталонность и стабильность своих параметров? Из каких материалов изготавливают высокостабильные резонаторы?

11. Назовите достоинства и недостатки полых металлических резонаторов.

12. Какие существуют способы борьбы с нежелательными колебаниями в объемных резонаторах?

13. Что характеризуют индексы m, n и р в обозначениях электрических (Еmnp) и магнитных (Нmnp) колебаний в прямоугольных и цилиндрических резонаторах?

14. При каких значениях индексов m, n и р колебания типов (Еmnp) и (Нmnp) могут существовать в прямоугольном и цилиндрическом резонаторах?

15. Почему крепление металлического резонатора не требует электрической изоляции его от корпуса прибора?

4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

4.1.Задание первое. Ознакомиться с приборами РИП-10 и РИП-И. изучить устройство используемого в лабораторной работе цилиндрического резонатора со съёмными крышками и собрать измерительный тракг в соответствии со схемой, приведённой на рис.1, где приняты обозначения: ОЦР - объёмный цилиндрический резонатор, Д - детектор.

РИП-10

ОЦР

Д

РИП-И

Рис.1

При изучении конструкции резонатора следует обратить внимание на то, что он состоит из двух частей: основания 1 и верхней съёмной крышки 2 (рис.2), а возбуждение резонатора и его связь с индикаторным блоком осуществляются с помощью витков 3 и 4, первый из которых соединяется с выходом прибора РИП-10 посредством кабеля, а ко второму подключается жёсткий коаксиальный волновод, внутри которого смонтирован детекторный узел, имеющий квадратичную характеристику и вырабатывающий благодаря этому напряжение, пропорциональное мощности сигнала в резонирующей полости. Выход детектора с помощью гибкого шланга подключается ко входу индикатора.

Крышка 2, в отличие от рис.2, имеет ещё два варианта конструкции: плоскую (рис.3,а) и объёмную (рис.3,б). Последняя обеспечивает дроссельно-фланцевое соединение с основанием резонатора.

Все типы конструкций съёмных крышек, предназначенных для эксперимента, приведены в таблице 4. Там же указаны и материалы, из которых они изготовлены, а также вид покрытия их поверхности.

Таблица 4

Конструкция крышки	Материал	Покрытие
плоская	латунь	серебряное
плоская	сталь 3	—
объёмная, полая	латунь	серебряное
объёмная, полая	сталь 3	—
объёмная, полая, с дроссельно-фланцевым соединением	латунь	серебряное

4.2. Задание второе. Измерить резонансную частоту (длину волны) и добротность резонатора при использовании:

а) съемных крышек объёмной конструкции (табл.4) и колебаний видов: Е010, Е011 и Н111;

б) съёмных крышек плоской конструкции и колебаний вида Е010.

Перед выполнением задания следует хорошо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации приборов РИП-10 и РИП-И.

Для измерения указанных в задании параметров необходимо резонатор возбудить сигналом, частота которого изменялась бы во времени по пилообразному закону. С этой целью переключатель прибора РИП-10 с надписью РЕЖИМ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА нужно поставить в положение "ЧМ". Тогда на экране индикатора появится амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) резонатора. Изменением частоты генератора и регулировкой связи добиться того, чтобы АЧХ стала как можно острее.

Регулировка коэффициентов связи резонатора с генератором и детектором производится изменением глубины погружения витков во внутреннюю полость резонатора, а также поворотом их плоскостей вокруг продольной горизонтальной оси.

При выполнении измерений для фиксации витков в требуемом положении служат цанговые зажимы.

Отсчет резонансной частоты и длины волны производят по шкале прибора РИП-10 (ручка с надписью ГЕНЕРАТОР).

Для определения добротности на экране индикаторного устройства воспроизводится электронная метка в виде прямоугольного импульса, совмещаемого с кривой АЧХ в точках с половинным от максимума уровнем. что позволяет найти полосу пропускания резонатора, а по ней и известной резонансной частоте определить и добротность. Положение импульса на линии развертки электронно-лучевой трубки можно изменять вращением ручки прибора РИП-10 с надписью ВОЛНОМЕР.

4.3.3адание третье. Исследовать изменение резонансной частоты и добротности резонатора от радиальных и азимутальных смещений каждой из съёмных крышек, входящих в лабораторный комплект.

При проведении эксперимента смещение крышек по диаметру и азимуту осуществляется вручную самим оператором. При этом отмечается лишь качественное изменение параметров, то есть увеличение или уменьшение. Радиальные смешения крышек не должны превышать 1-1,5 см. Исследования выполнить для всех типов колебаний (Е010, Е011 и Н111) и результаты оформить в виде таблицы 5.

Таблица 5

Конструкция крышки	Вид электромагнитных колебаний	Вид смещения крышки	Характер изменения
			частоты	добротности