Определение диэлектрической проницаемости сред

В основе метода лежит зависимость длины волны в волноводе от диэлектрической проницаемости исследуемого материала, заполняющего волновод:

. (16)

Здесь

ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды,

- длина волны в пустоте на частоте f,

а - размер широкой стенки прямоугольного волновода (в действующей лабораторной установке а=23мм).

Из (16) следует, что

(17)

Образец среды представляет собой стержень прямоугольного сечения, выполненный из материала (диэлектрика) четырех типов: фторопласта, оргстекла, текстолита и дерева. Все эти образцы являются однородной изотропной средой, т.е. такой средой, электромагнитные характеристики которой не зависят от координат и направления распространения волны.

Порядок выполнения задания

1.Тумблером «сеть» включить генератор1 и измеритель напряжения 4.

2.Установить образец среды в волновод канавкой вверх скосом в направлении нагрузки.

3.К выходу волновода в качестве нагрузки необходимо присоединить металлическую пластину – короткозамыкатель (5). В результате интерференции двух бегущих волн – прямой волны от генератора и отражённой волны от короткозамыкателя – образуется стоячая волна (рис.2).

4.Настроить измерительную линию на заданную преподавателем частоту.

Критерием настройки измерительной линии служит максимально возможное отклонение стрелки измерительного прибора (4). Если прибор «зашкаливает», то необходимо уменьшить уровень сигнала на выходе генератора.

5.Перемещая каретку с зондом по измерительной линии, определим с помощью измерительной линейки, установленной на линии, положение двух соседних минимумов стоячей волны.

6. Определим длину волны в волноводе как показано на рис.2. В режиме стоячей волны длина волны в волноводе равна удвоенному расстоянию между любыми двумя соседними узлами стоячей волны.

7. Измерения повторим для всех предложенных образцов.

8. С помощью формулы (17) определим относительную диэлектрическую проницаемость сред.

Рис.2. К определению длины волны в волноводе

Результаты измерений.

Таблица 2.

f=9.5 ГГц, a = 23 мм.

Вывод: На основании анализа полученных данных (таблица 2), можем сказать, что полученные значения приблизительно соответствуют справочным данным. Мы видим, что наибольшее значение величины диэлектрической проницаемости у текстолита (2, 53), а наименьшее у воздуха (0, 99).