Анализ простейших объемных колебательных систем СВЧ
Условие резонанса в контуре, в котором роль индуктивности выполняет отрезок короткозамкнутой линии. Расчет длины резонатора с укорачивающей емкостью. Определение резонансной частоты резонаторов количеством полуволн, укладывающихся по стенкам волновода.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.04.2014 |
| Размер файла | 30,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ простейших объемных колебательных систем СВЧ
Цель работы
Приобретение навыков расчета простейших резонансных колебательных систем СВЧ.
1. Коаксиальный резонатор
При коротком замыкании с одного конца коаксиальной линии длиной l = лд/4 она представляет собой параллельный колебательный контур (лд есть укороченная длина волны в линии с учетом влияния диэлектрика). При l < лд/4 короткозамкнутая линия эквивалентна индуктивности. В этом случае параллельный колебательный контур можно получить, подключив к разомкнутому концу линии дополнительную емкость С (рис. 1).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 1
Условие резонанса в таком контуре, в котором роль индуктивности выполняет отрезок короткозамкнутой линии, имеет вид:
при (1)
где с - волновое сопротивление коаксиальной линии в Ом (см. соотношение из работы № 1
).
Из (1) определим длину линии при выбранной емкости С:
(2)
где f - частота в МГц, С - емкость в пФ.
Задание по разделу 1
1. Произвести расчет длины резонатора с укорачивающей емкостью при исходных данных, приведенных в таблице 1. Вычислить также величину зазора укорачивающей емкости.
Таблица 1
|
л, см |
D, см |
d, см |
еr |
C, пФ |
|
|
60 |
3 |
1 |
1(2) |
5 |
|
|
30 |
3 |
1 |
1(2) |
3 |
|
|
10 |
1 |
0,3 |
1(2) |
1 |
|
|
3 |
1 |
0,3 |
1(2) |
1 |
2. Построить графики зависимостей
L = f(C), L = f(D/d), L = f(еr)
2. Объемные резонаторы
Из простейших объемных резонаторов, представляющих собою отрезки волноводных линий передачи, чаще всего применяются резонаторы прямоугольного и цилиндрического типа (рис. 2).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2
резонатор индуктивность частота волновод
Резонансная частота обоих типов резонаторов определяется количеством полуволн, укладывающихся по разным стенкам волновода. Поэтому один и тот же резонатор может иметь большое число резонансных частот. В случае прямоугольного волновода (см. рис. 1, а) длины резонансных волн определяются выражением:
(3)
где m, n, p - целые положительные числа.
Возможен и такой вариант, когда один из индексов равен нулю (m = 0 или n = 0).
Наибольшая длина резонансной волны прямоугольного резонатора согласно (3) возможна при m = 0, n = 1, р = 1 или при m = 1, n = 0, р = 1.
В табл. 2 приведены размеры нескольких стандартных типов прямоугольных волноводов, выбор которых производится в зависимости от длины волны л.
Таблица 2
|
Длина волны л, см |
Размер волновода а, см |
Размер волновода b, см |
Длина волны л, см |
Размер волновода а, см |
Размер волновода b, см |
|
|
0,76…1,16 |
0,72 |
0,34 |
11,5…17 |
11,0 |
5,5 |
|
|
1,16…1,75 |
1,1 |
0,55 |
17,0…26,0 |
16,0 |
8,0 |
|
|
2,6…3,6 |
2,3 |
1,0 |
21,0…32,0 |
19,6 |
9,8 |
|
|
4,2…6,2 |
4,0 |
2,0 |
26,0…40,0 |
24,8 |
12,4 |
|
|
7,5…11,5 |
7,2 |
3,4 |
Расчеты для прямоугольных резонаторов производятся в следующем порядке. Сначала в зависимости от требуемой резонансной длины волны л резонатора по таблице 2 выбирается тип волновода с размерами a, b (см. рис. 1). Затем выбирается тип возбуждаемой волны (значения коэффициентов m, n, p). После этого строится график зависимости л = F(c), с помощью которого определяется третий размер резонатора с для получения требуемого значения резонансной длины волны.
Резонансная длина волны цилиндрических резонаторов определяется более сложным способом и не может быть выражена единой формулой. Приведем формулы по расчету цилиндрического резонатора при возбуждении в нем наиболее длинных волн из множества резонансных частот.
При возбуждении колебания типа Н111 длина резонансной волны:
(4)
При возбуждении колебания типа Е011 длина резонансной волны:
(5)
При возбуждении колебания типа Н011 длина резонансной волны:
(6)
Перед началом расчета выбирается отношение двух размеров резонатора: x = L/R (см. рис. 1,б). Затем рассчитываются размеры резонаторов при возбуждении в них соответствующих видов колебаний.
Задание по разделу 2
1. Определить размеры резонаторов прямоугольного типа с резонансными частотами 3, 6, 10, 30 ГГц или другими (задаются преподавателем).
2. Определить размеры резонаторов цилиндрического типа с резонансными частотами 3, 6, 10, 30 ГГц или другими (задаются преподавателем) при возбуждении в них соответствующих видов колебаний. Построить графики зависимостей fр = Ф(x) или лр = F(x) для видов колебаний Н111, Е011, Н011.
Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе оформляется каждым студентом индивидуально. Отчет должен содержать:
? цель лабораторной работы;
? описание исследуемых объектов;
? расчетные формулы и результаты расчетов;
? графики полученных зависимостей;
? программы расчетов;
? выводы по результатам работы.
Контрольные вопросы и задания
1. Привести примеры резонансных элементов на основе отрезков линии передачи, объяснить принцип резонанса в таких резонаторах.
2. Привести примеры и описать основные типы коаксиальных резонаторов.
3. Почему в коаксиальном резонаторе с емкостным зазором емкость называют укорачивающей?
4. Что такое добротность колебательного контура и от чего она зависит в случае объемных резонаторов?
5. Чем определяется рабочий диапазон волноводных линий передачи?
6. Объемные резонаторы на основе отрезков регулярных волноводов, виды колебаний в них.
7. В чем преимущества и недостатки односвязных линий передачи по сравнению с многосвязными (двухсвязными в частности)?
8. Как можно возбудить колебания в объемных резонаторах?
9. Какие параметры объемного резонатора и как изменяться, если в его рабочий объем внести диэлектрический или полупроводниковый образец или полностью заполнить его диэлектриком?
10. Каким образом можно осуществлять перестройку частоты объемных резонаторов?
Литература
1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. т.1 М.: Высшая школа, 1970. 440 с.
2. Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника сверхвысоких частот. М.: Атомиздат, 1980. 464 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обзор конструкций типичных катушек индуктивности. Расчет глубины проникновения тока, величины индуктивности, числа витков и длины однослойной обмотки, оптимального диаметра провода, сопротивления потерь в диэлектрике каркаса и добротности катушки.
курсовая работа [690,8 K], добавлен 29.08.2010Определение влияния покрытий стенок на характеристики прямоугольного волновода в полосе частот. Взаимосвязь удельной проводимости материала и коэффициента затухания. Расчет волнового сопротивления, предельной передаваемой мощности; выбор длины волновода.
курсовая работа [165,3 K], добавлен 05.01.2011Технические требования к радиопередающему устройству магистральной радиосвязи. Рассмотрение сущности приближенного гармонического анализа импульсов коллекторного тока. Составление схемы замещения кварцевого резонатора. Анализ типов колебательных систем.
контрольная работа [737,5 K], добавлен 02.11.2014Методы определения нормированных сопротивлений СВЧ-нагрузок с помощью измерительной линии. Настройка измерительной линии, получение резонанса в камере детекторной секции. Нахождение длины волны в волноводе, градуировка детектора, построение зависимости.
лабораторная работа [293,3 K], добавлен 19.09.2015Определение числа каналов передачи. Характеристика трассы волоконно–оптической линии передачи. Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа модулей, затухания оптического волокна, дисперсии широкополосности, длины регенирационного участка.
курсовая работа [469,4 K], добавлен 02.03.2016Выбор материала, размеров каркаса, типа обмотки, конденсатора, класса точности, группы стабильности. Определение числа витков, оптимального диаметра провода. Расчет индуктивности катушки с учетом сердечника. Нахождение температурного коэффициента частоты.
курсовая работа [824,5 K], добавлен 03.05.2015Рассмотрение основных характеристик линий передач для резонаторов, представляющих собой основу узкополосных СВЧ-фильтров. Изучение правил расчета параметров двух моделей многопроводной однородной экранированной линии передачи прямоугольного сечения.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 19.04.2014Устройство и принцип действия отражательного клистрона. Определение геометрических размеров объемного резонатора. Расчет тороидального резонатора и устройства вывода энергии. Вычисление активной проводимости резонатора и напряжения на отражателе.
курсовая работа [784,6 K], добавлен 11.12.2015Разработка и расчет автогенератора на диоде Ганна с варакторной перестройкой частоты в заданном диапазоне. Структура автогенератора и тип диода. Расчет автогенератора и резонансной системы. Оптимальное сопротивление нагрузки и КПД резонансной системы.
курсовая работа [581,7 K], добавлен 27.08.2010Расчет катушки индуктивности: определение ее конструкции, факторов, от которых зависит величина индуктивности. Выбор материала и обоснование конструкции. Расчет числа витков, оптимального диаметра провода, фактических параметров и добротности катушки.
курсовая работа [119,6 K], добавлен 11.03.2010Выбор структурной схемы. Расчет усилителя мощности высокой частоты по схеме с общим эмиттером. Расчет цепи согласования активного элемента с нагрузкой. Выбор конструкции теплоотвода и катушки индуктивности. Умножители частоты. Кварцевые автогенераторы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.02.2012Параметры многолучевых приборов. Конструкция и параметры резонаторных систем. Достоинства и недостатки многоканальных и кольцевых резонаторов. Однозазорные тороидальные клистронные резонаторы с упаковкой пролетных каналов в единой пролетной трубе.
контрольная работа [3,3 M], добавлен 28.05.2012Определение геометрии прямоугольного и круглого волновода, расчет и построение графиков частотной зависимости электрических характеристик (фазовой, групповой скоростей и т.д.). Расчет геометрии коаксиальной, несимметричной, симметричной полосковой линии.
контрольная работа [342,6 K], добавлен 22.11.2009Расчёт усилителя мощности радиочастоты и режима термостабилизации. Определение Y-параметров для каскодного включения транзисторов. Расчёт режима автогенератора по постоянному току. Вычисление параметров колебательных систем, преобразователя частоты.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.06.2015Характеристика и функция лазерного резонатора, обеспечение обратной связи фотонов с лазерной средой. Лазерные моды – собственные частоты лазерного резонатора. Продольные и поперечные электромагнитные моды. Лазер на ионах аргона и криптона, его устройство.
реферат [1,5 M], добавлен 17.01.2009Роль малого зеркала. Расчет геометрических параметров двухзеркальной антенны Кассегрена, параметров облучателя. Соотношение радиуса волновода и критической длины волны. Максимальная фазовая ошибка на краях апертуры. Амплитудное распределение в раскрыве.
курсовая работа [449,4 K], добавлен 07.07.2009Волоконно-оптическая линия связи как вид системы передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, знакомство с особенностями проектирования. Анализ этапов расчета параметров кабеля и длины регенерационного участка.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.04.2015Оценка данных технической разведки и условий производства восстановительных работ. Решение на восстановление кабельной линии связи. Расчет длины кабеля для одной вставки. Расчет объёма земляных работ. Определение потребности восстановительных материалов.
практическая работа [113,0 K], добавлен 30.07.2010Проектирование колебательного контура усилителя промежуточной частоты. Трансформация напряжений, токов, активных, реактивных проводимостей. Расчет катушки индуктивности, электрических, конструктивных параметров. Описание конструкций по сборочному чертежу.
курсовая работа [208,1 K], добавлен 14.03.2010История открытия пьезоэлектрического эффекта братьями Жаком и Пьером Кюри. Изготовление первого кристального резонатора. Строение и принцип работы кварцевых фильтров, характеристика их основных видов. Практическое применение кварцевых резонаторов.
презентация [5,9 M], добавлен 16.12.2013
