Техническая электродинамика (стр. 15 из 16)

б) волна “E₀₁₀” в цилиндрическом резонаторе

; ;

Структура и эпюры полей в резонаторах представлены на рис.3.

Рис.3

Методика экспериментального исследования структур полей в объемных резонаторах

Исследование полей в резонаторах проводятся обычно по блок-схеме,представленной на рис. 4.

Рис. 4.

Г – генератор	Р – исследуемый резонатор
В – волномер	Д – детекторная головка
А – аттенюатор	ИП – измерительный прибор

В данной работе экспериментальное определение структуры поля производится методом малых возмущений. В основе его лежит теорема малых возмущений, которая устанавливаетсвязь относительного изменения частоты резонатора с объемом, формой, материалом и расположением возмущающего тела:

(3)

Здесь Е и Н- напряженность электрического и магнитного полей в месте расположения возмущающего тела; W - электромагнитная энергия, запасенная в резонаторе, ΔV - объемвозмущающего тела;f_рез - резонансная частота; Δf_рез-изменение резонансной частоты Δf= f_i – f_рез (f_i - резонансная частота при введении возмущающего тела );к- коэффициент,зависящий от формы,материалавозмущающего тела и ориентации его относительно электромагнитного поля; ε_a и μ_a- диэлектрическая и магнитная проницаемость сред.Интеграл в числителе соответствует разности магнитной и электрической энергии, запасенных в возмущенном объеме.

Для определениясоставляющих напряженностей электрического и магнитного полей обычно используетвозмущающие тела в виде металлических и диэлектрических игл, дисков и шариков. Напряженность электрического поля можно измерить с помощью металлической или диэлектрической иглы, расположенных параллельно силовым линиям электрического поля. Игла из металлавызывает значительное изменение частоты, а игла из диэлектрика обеспечивает более точное измерение напряженности электрического поля из-за отсутствия взаимодействия с магнитным полем.

Дляполучения составляющихнапряженностимагнитного поля применяют тонкие металлические диски. Однако измерениям с металлическими дисками должны предшествовать измерения с иглами, поскольку диск возмущает резонансную частоту в результате действия на магнитные и электрические поля в месте его расположения. В областях резонатора с преобладающей напряженностью электрического поля можно в качестве возмущающеготела использоватьдиэлектрические или металлические шарики.

В настоящей работе предлагаетсяопределить распределение электрического поля в резонаторах с помощью металлическойиглы, котораявозмущаетпреимущественно электрическое поле. В этом случае выражение (6) упрощается и принимает вид:

откуда:

(7)

При использовании малых возмущающихтел, уходы частоты Δf тоже малы и их фиксациязатруднительна,поэтому качественно распределение поля в резонаторе можнопостроить по изменению показаний измерительного прибора при возмущении резонатора.

Порядок выполнения работы

1. Включить генератор СВЧ.

2. Включить индикаторные приборыВ3 - 38

3. Рассчитать критическую длину волны "Н₁₀" в прямоугольномволноводе (а=-23мм, в=10мм), резонансную длину волны “Н₁₀₁” прямоугольного резонатора (а=-7мм, в=34мм, l = 80 мм)