Главная страница
Навигация по странице:

  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    		•

    отчет лр. Дмитриева А.Н. отчет ЛР. Отчет о научноисследовательской работе лабораторные работы По учебной дисциплине Микроволновая техника


    Скачать 2.45 Mb.
    НазваниеОтчет о научноисследовательской работе лабораторные работы По учебной дисциплине Микроволновая техника
    Анкоротчет лр
    Дата25.03.2023
    Размер2.45 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаДмитриева А.Н. отчет ЛР.docx
    ТипОтчет
    #1013394

    Министерство образования и науки Российской Федерации

    ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»

    Физико-технический институт

    Кафедра радиофизики и электронных систем

    УДК _______________

    ВКГ ОКП _______________

    № госрегистрации _____________

    Инв. № ___________________

    УТВЕРЖДАЮ

    доцент кафедры радиотехники и информационных технологий ФТИ СВФУ

    (должность)

    Федоров В.Н.

    (ФИО)




    «___» _________ 20__ г.



    ОТЧЕТ

    О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

    Лабораторные работы

    По учебной дисциплине «Микроволновая техника»

    (заключительный)

    Научный руководитель

    доцент кафедры радиотехники и информационных технологий ФТИ СВФУ



    Федоров В.Н.

    (должность)
    (подпись, дата)
    (ФИО)




    Исполнитель темы

    Студент группы М-РТ-21



    Дмитриева А.Н.

    (должность)
    (подпись, дата)
    (ФИО)


    Якутск 2022

    РЕФЕРАТ

    Отчет 27 с., 19 , 4 табл., 3 источника.

    Объект исследования – процесс выполнения лабораторных работ по дисциплине «Микроволновая техника».

    Предмет исследования – лабораторные работы по дисциплине «Микроволновая техника».

    Целью лабораторных работ по дисциплине «Микроволновая техника» является укрепление теоретических знаний и получение практических навыков исследования устройств СВЧ, а также привитие навыков в оформлении практических результатов экспериментального исследования.

    В процессе работы проводились экспериментальные исследования АЧХ СВЧ устройств на виртуальной лаборатории DonSoft, в которых встроены модели анализаторов цепей СВЧ диапазона: векторные анализаторы ZVA-40 и Е8363
    СОДЕРЖАНИЕ



    ВВЕДЕНИЕ 4

    Лабораторная работа №1 5

    Лабораторная работа №2 10

    Лабораторная работа №3 15

    Лабораторная работа №4 19

    Лабораторная работа №5 22

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 25



    ВВЕДЕНИЕ


    Выполнение лабораторных работ призвано закрепить теоретические знания, полученные при изучении дисциплины «Микроволновая техника».

    Лабораторные работы выполняются на виртуальной лаборатории DonSoft, в которых встроены модели анализаторов цепей СВЧ диапазона: векторные анализаторы ZVA-40 и Е8363.

    Анализаторы цепей серии R&S®ZVA – незаменимый инструмент для выполнения самых сложных измерений в ВЧ и СВЧ областях. Выдающиеся характеристики, расширенные возможности калибровки, удобный интерфейс и чрезвычайная гибкость по конфигурированию системы – всё это позволяет проводить одновременно целый комплекс измерений при одном подключении в частотных диапазонах до 8/ 24/ 40/ 50/ 67 или 110 ГГц.

    Непрерывные и стремительные изменения в технологиях СВЧ и миллиметрового диапазона длин волн приводят к росту проблем, возникающих перед разработчиками и производителями. Серия PNA компании Agilent является измерительной платформой, которая решает эти проблемы за счёт сочетания высокой скорости свипирования, широкого динамического диапазона, низкой зашумлённости графиков и гибких возможностей подключения.

    Лабораторная работа №1


    Исследование АЧХ RLC-фильтров

    Цель работы: изменяя значения сопротивления и емкости, наблюдать на экране измерительного прибора изменение АЧХ и центральной частоты.

    Ход работы:

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «RC-фильтр ZVA-40» (Рисунок 1):



    Рисунок 1 – RC-фильтр с параметрами R1=20 Ом и C=17 пФ

    С помощью маркеров и линии нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 2):



    Рисунок 2 – АЧХ RC-фильтра. Резонансная частота f0=0.483 ГГц, полоса пропускания ГГц

    При максимальных значениях R1=25 Ом и C1=22 пФ АЧХ имеет вид, который показан на рисунке 3:



    Рисунок 3 – АЧХ RC-фильтра при максимальных значениях. Полоса пропускания ГГц

    При минимальных значениях R1=15 Ом и C1=15 пФ АЧХ имеет вид, который показан на рисунке 4:



    Рисунок 4 – АЧХ RC-фильтра при минимальных значениях. Полоса пропускания ГГц
    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «RC-фильтр E8363». АЧХ имеет вид при средних значениях R1=20 Ом и C1=17 пФ, который показан на рисунке 5, нашли резонансную частоту и полосу пропускания:



    Рисунок 5 – АЧХ RC-фильтра. Резонансная частота f0=0.498 ГГц, полоса пропускания ГГц

    При максимальных значениях R1=25 Ом и C1=22 пФ АЧХ имеет вид, который показан на рисунке 6:



    Рисунок 6 – АЧХ RC-фильтра. Резонансная частота f0=0.254 ГГц, полоса пропускания ГГц

    При минимальных значениях R1=15 Ом и C1=15 пФ АЧХ имеет вид, который показан на рисунке 7:


    Рисунок 7 – АЧХ RC-фильтра при минимальных значениях. Резонансная частота f0=0.743 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «3-хзвенный LC-фильтр ZVA» (рисунок 8). АЧХ имеет вид, который показан на рисунке 9, нашли резонансную частоту и полосу пропускания:



    Рисунок 8 – Схема 3-хзвенного LC-фильтра



    Рисунок 9 – АЧХ 3-хзвенного LC-фильтра на векторном анализаторе ZVA-40. Резонансная частота f0=1.05 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «3-хзвенный LC-фильтр Е8363». Нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 10):



    Рисунок 10 – АЧХ 3-хзвенного LC-фильтра на анализаторе Е8363. Резонансная частота f0=1 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Вывод: исходя из рисунков 3-7 видно, что при увеличении значений параметров R1 и C1 в RC-фильтре резонансная частота и полоса пропускания уменьшаются.

    Лабораторная работа №2


    Исследование АЧХ микрополоскового резонатора

    Цель работы: изменяя значения сопротивления и емкости, наблюдать на экране измерительного прибора изменение АЧХ и центральной частоты.

    Ход работы:

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «Микрополосковый резонатор ZVA-40» (рисунок 1):



    Рисунок 1 – Внешний вид микрополоскового резонатора



    Рисунок 2 – АЧХ микрополоскового резонатора при s=1 см и l=18 см. Резонансная частота f0=8,9 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Изучили зависимости резонансной частоты от геометрических размеров центрального проводника (таблицы1,2):
    Таблица 1 – Значения резонансной частоты при разной длине проводника

    f0, ГГЦ
    8.900586
    8.319630
    8.319630
    8.28184
    8.227
    8.208634
    8.18501
    8.185018

    l, см
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25

    Таблица 2 – Значения резонансной частоты при разной ширине проводника

    f0, ГГЦ
    8.9005
    8.8651
    8.8202
    8.2535
    8.2535
    8.258228
    8.527
    8.543
    8.546
    8.558153

    s, см
    1
    1.1
    1.2
    1.3
    1.4
    1.5
    1.6
    1.7
    1.8
    1.9

    Построили график зависимости резонансной частоты f0 от длины проводника l (рисунок 2):



    Рисунок 2 – График зависимости резонансной частоты f0 от длины проводника l

    Построили график зависимости резонансной частоты f0 от ширины проводника s (рисунок 3):



    Рисунок 3 – График зависимости резонансной частоты f0 от ширины проводника s

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «Микрополосковый резонатор Е8363». Нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 4):



    Рисунок 4 – АЧХ микрополоскового резонатора при s=1 см и l=18 см. Резонансная частота f0=8,9 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Изучили зависимости резонансной частоты f0 от геометрических размеров центрального проводника (таблицы 3,4):

    Таблица 3 – Значения резонансной частоты f0 при разной длине проводника l

    f0, ГГЦ
    8.9
    8.95
    8. 33
    8.285
    8.23
    8.21
    8.19
    8.19

    l, см
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25

    Таблица 4 - Значения резонансной частоты f0 при разной ширине проводника s

    f0, ГГЦ
    8.9
    8.846
    8.816
    8.25
    8.259
    8.259
    8.53
    8.54398
    8.55
    8.55

    s, см
    1
    1.1
    1.2
    1.3
    1.4
    1.5
    1.6
    1.7
    1.8
    1.9

    Построили график зависимости резонансной частоты f0 от длины проводника (рисунок 5):



    Рисунок 5 – График зависимости резонансной частоты f0 от длины проводника l

    Построили график зависимости резонансной частоты f0 от ширины проводника (рисунок 6):



    Рисунок 6 – График зависимости резонансной частоты f0 от ширины проводника s

    Вывод: исходя из графиков видно, что при увеличении длины проводника l резонансная частота f0 уменьшается, начиная с 19 см идет резкое уменьшение частоты, а при увеличении ширины проводника резонансная частота сначала уменьшается (1-1,3 см), при 1,3-1,5 см не меняется, начиная с 1,5 по 1,9 см частота увеличивается.

    Лабораторная работа №3


    Исследование АЧХ коаксиально-волноводного перехода

    Цель работы: исследовать АЧХ КВП, меняя длину штыря в волноводе (l) и расстояние от штыря до короткозамкнутой стенки (s).

    Ход работы:

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «Коаксиально-волноводный переход ZVA-40» (рисунок 1):



    Рисунок 1 – Внешний вид коаксиально-волноводного перехода

    Исследование АЧХ КВП, меняя длину штыря в волноводе (l) и расстояние от штыря до короткозамкнутой стенки (s) (рисунок 2-4).



    Рисунок 3 – АЧХ КВП при минимальных значениях l=0 см, s=3.5 см



    Рисунок 4 – АЧХ КВП при значениях l=10 см, s=3.5 см



    Рисунок 5 – АЧХ КВП при значениях l=0 см, s=15.5 см

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «Коаксиально-волноводный переход E8363». Исследовали АЧХ КВП, меняя длину штыря в волноводе (l) и расстояние от штыря до короткозамкнутой стенки (s) (рисунок 6-8):


    Рисунок 6 – АЧХ КВП при минимальных значениях l=0 см, s=3.5 см



    Рисунок 7 – АЧХ КВП при значениях l=10 см, s=3.5 см



    Рисунок 8 – АЧХ КВП при значениях l=0 см, s=15.5 см

    Вывод: при изменении параметров значений длину штыря в волноводе (l) видим, что АЧХ сначала увеличивается, но начиная с l=10 см начинает уменьшаться. Меняя расстояние от штыря до короткозамкнутой стенки (s), видим, что тоже сначала увеличивается АЧХ, затем с s=15.5 см уменьшается.

    Лабораторная работа №4


    Исследование АЧХ волноводной щелевой антенны (ВЩА)

    Цель работы: исследовать АЧХ волноводной щелевой антенны (ВЩА), изменяя размера щелей, расстояния между ними вдоль продольной оси волновода, положения щелей относительно боковых стенок, а также расстояния излучающей структуры от короткозамкнутого торца волновода.

    Ход работы:

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «ВЩА ZVA-40» (Рисунок 1):



    Рисунок 1 – Внешний вид ВЩА

    Исследование АЧХ волноводной щелевой антенны (ВЩА), изменяя размера щелей, расстояния между ними вдоль продольной оси волновода, положения щелей относительно боковых стенок, а также расстояния излучающей структуры от короткозамкнутого торца волновода (рисунок 2-3):


    Рисунок 2 – АЧХ ВЩА при минимальных значениях s, l, sk, x

    Рисунок 3 – АЧХ ВЩА при максимальных значениях s, l, sk, x. Резонансная частота f0=8,577 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «ВЩА Е8363». Нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 4):



    Рисунок 4 – АЧХ ВЩА при максимальных значениях s, l, sk, x. Резонансная частота f0=8,579 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Вывод: АЧХ ВЩА меняется только при максимальных значениях размера щелей s=26,65 cм, расстояния между ними вдоль продольной оси волновода l=19.4 cм, положения щелей относительно боковых стенок sk=38.65 см, а также расстояния излучающей структуры от короткозамкнутого торца волновода х=6,65 см. Нашли резонансную частоту f0=8,579 ГГц, полосу пропускания ГГц.

    Лабораторная работа №5


    Исследование АЧХ зеркальной антенны

    Цель работы: исследовать АЧХ зеркальной антенны.

    Ход работы:

    Выбрали в вкладке «Работа» пункт «Зеркальная антенна ZVA-40» (Рисунок 1):



    Рисунок 1 – Внешний вид зеркальной антенны в диапазоне 18-26 ГГц с прямоугольным рупором

    Нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 2):



    Рисунок 2 – Резонансная частота f0=19,514 ГГц, полоса пропускания ГГц


    Рисунок 3 – Внешний вид зеркальной антенны в диапазоне 18-26 ГГц с круглым рупором

    Нашли резонансную частоту и полосу пропускания (рисунок 4):



    Рисунок 4 – Резонансная частота f0=18,804 ГГц, полоса пропускания ГГц

    Вывод: Резонансная частота f0 и полоса пропускания зеркальной антенны с круглым рупором меньше, чем с прямоугольным рупором.
    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Выполнили лабораторные работы, закрепили теоретические знания, полученные при изучении дисциплины «Микроволновая техника». В ходе исследований СВЧ устройств анализатор E8363 намного легче в использовании, чем векторный анализатор ZVA-40 и точнее показывает данные. Но векторный анализатор ZVA-40 имеет функцию «line» и «def», тем самым облегчает исследование.

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    1. Виртуальная лаборатория приборы и устройства СВЧ / [Электронный ресурс]: Официальный сайт виртуальной лаборатории. - URL: https://virtlab.donsoftltd.ru/labs.html (дата обращения 28.12.2022г.)

    2. Описание модели векторного анализатора цепей ZVA-40 Rohde&Schwarz / [Электронный ресурс]: Официальный сайт виртуальной лаборатории. - URL: https://virtlab.donsoftltd.ru/labs.html (дата обращения 28.12.2022г.)

    3. Описание модели векторного анализатора цепей E8363B PNA Network Analyzer Keysight Technologies (Agilent Technologies) / [Электронный ресурс]: Официальный сайт виртуальной лаборатории. - URL: https://virtlab.donsoftltd.ru/labs.html (дата обращения 28.12.2022г.)




    technicaldocs.ru

    написать администратору сайта