Министерство образования Российской Федерации
Томский межвузовский центр дистанционного образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧ и КР)
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗОН ФРЕНЕЛЯ
Лабораторная работа № 1
по дисциплине «Электродинамика и распространение радиоволн»
(Учебное пособие «Электродинамика и распространение радиоволн.
Часть 1», автор Боков л.А., 2001г.
Учебное пособие «Электродинамика и распространение радиоволн.
Часть 2», автор Мандель а.Е., 2001г.)
Выполнил:
студент ТМЦДО
.
2004г
Содержание
1 Описание цели работы и экспериментальной установки …………………3
1.1 Цель работы ………………………………………………………………..3
1.2 Описание экспериментальной установки ………………………………..3
2 Расчетная часть ………………………………………………………………7
2.1 Исходные данные ……………………………………………………… …7
2.2 Расчет радиусов десяти зон Френеля ………………………… …………7
2.3 Расчет продольного сечения существенной области ……… ………….8
2.4 Положение плоскости установления экранов …………………….……..8
2.5 Зависимость F(U0) для дифракции на краю экрана ……………….……..9
2.6 Границы зоны Фраунгофера, границы зон Френеля, граница
ближней зоны ………………………………..……………………………10
2.7 Расстояние от экрана до точки наблюдения …………………………….11
2.8 Дифракция на длинной щели …………………………………………….11
3. Экспериментальные результаты ……………………..……………………..13
3.1 Определение зон Френеля …………………………………………………13
3.2 Дифракция на краю экрана …………………………………..…………..15
3.3 Область существенного распространения ……………………………….16
3.4 Дифракция на длинных прямоугольных щелях …………………………17
1 Описание цели работы и экспериментальной установки
1.1 Цель работы
Целью работы является:
1) Знакомство с понятием зон Френеля в теории дифракции;
2) экспериментальное определение области пространства, существенной для распространения радиоволн;
3) исследование дифракции на плоском экране;
4) исследование дифракции на щелях разной ширины;
5) исследование принципа Бабине и принципа двойственности;
6) исследование дифракции в фокусе линзы.
1.2 Описание экспериментальной установки
Установка (рисунок 1.1) состоит из высокочастотного генератора Г4-155(1); передающей (2) и приемной (5) антенн-рупоров; каретки (3), двигающейся по рельсам (4), детекторной секции (6) с низкочастотным усилителем У2-4 (7).
Рисунок 1.1 Экспериментальная установка
Рисунок 1.2 Комплектующие к экспериментальной установке
На рисунке 1.2 показаны комплектующие к экспериментальной установке:
набор сменных металлических экранов (8-12), ирисовая диафрагма (13), экран из винипласта (14), на котором с помощью гетинаксовых винтов (16) крепятся металлические кольца-зоны Френеля (15).
На рисунке 1.3 вынесены узлы экспериментальной установки: каретка 3, с укрепленным на ней с помощью винтов экраном из винипласта 5 и зонами Френеля 6. Положение каретки 3 фиксируется с помощью укрепленного на ней указателя 2 и отсчетной линейки 1.
Рисунок 1.3 Узлы экспериментальной установки
На рисунке 1.4 показана ирисовая диафрагма, состоящая из металлической платы (1), к которой прикреплена диафрагма (2). Изменение радиуса отверстия диафрагмы осуществляется поворотом ручки (4) укрепленной во внешнем конце диафрагмы. Там же помещена шкала (3), определяющая размер отверстия.
Рисунок 1.4 Ирисовая диафрагма
На рисунке 1.5 показан узел крепления экранов с щелями (3), укрепленный винтами (2) на столике (1).
Рисунок 1.5 Узел крепления экранов с щелями
Радиусы колец для закрытия зон Френеля приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 Размеры зон Френеля
|
Номер зоны |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Радиусы, см для =1,0 см |
6,7 |
9,4 |
11,6 |
13,4 |
14,9 |
16,4 |
Они должны быть пропорциональными n, где n-номер зоны.