PM4 Mikrowellen

Fakultät für Naturwissenschaften – Physikalisches Messmethodenpraktikum
PM4 Mikrowellen-Messtechnik
In diesem Versuch sollen Sie sich mit der Erzeugung
von Mikrowellen, hochfrequenten elektromagnetischen Feldern in Hohlleitern und mit verschiedenen Begriffen wie z.B. Grenzwellenlänge,
Hohlleiterwellenlänge,
Wellenwiderstand
oder
Stehwellenverhältnis vertraut machen und einzelne
Größen in ausgewählten Beispielen messen.
Grundlagen: Informieren Sie sich über technische
Möglichkeiten Mikrowellen zu erzeugen (Reflexklystron, Magnetron, Gunndiode) und deren Vor- bzw.
Nachteile. Des Weiteren informieren Sie sich über das
Funktionsprinzip der in diesem Versuch verwendeten
Mikrowellenbauelemente wie z.B. Wellenmesser,
Hohlleiter, Mikrowellenabschwächer, Richtungsleitung (Ferritiso-lator), Leistungsmessgerät, SchottkyDiode, Abschlusswiderstand.
Verwendete Materialien:
Aufgabenstellung: (A) Messen Sie die Gunndiodenfrequenz und die abgegebene Leistung in Abhängigkeit der Versorgerspannung. Die Änderung ist im
Vergleich zur Frequenz der Welle gering, kann aber
bei sorgfältiger Arbeit gut gemessen werden.
(B) Messen Sie die Mikrowellenfeldverteilung in
einem Rechteckhohlleiter. Hierfür steht eine
Messleitung zur Verfügung, als Mikrowellendetektor
dient eine Schottky-Diode innerhalb der Leitung.
Überlegen Sie sich, wie die Diode Ihr Messsignal
beeinflusst. (Tipp: Sie müssen zuerst die
Diodenkennlinie messen! Überlegen Sie sich eine
geeignete Schaltung.)
Die Mikrowellenfeldverteilung soll mit der
Messleitung für drei verschiedene Fälle bestimmt
werden:
-
Leitungsende mit einer Kurzschlussplatte
Offenes Leitungsende
Leitungsende mit Abschlusswiderstand
(C) Beobachten Sie das Verhalten der Welle innerhalb
des Hohlleiters, wenn sich die Länge des Hohlleiters
ändert. Dazu steht Ihnen ein Kurzschlussschieber mit
Lineal zur Verfügung.
Auswertung: Tragen Sie Ihre Messwerte in geeignete
Diagramme und diskutieren Sie die Ergebnisse z.B.
über Kurven-Anpassungen oder den Vergleich mit
theoretisch ermittelten Werten. Bestimmen Sie aus
Ihren Messungen die Hohlleiterwellenlänge und
berechnen Sie die Vakuumwellenlänge. Vergleichen
Sie insbesondere die Ergebnisse aus (B) und (C).
Literatur:
[1] D. Meschede, Gerthsen Physik, Springer Verlag
…….(2010)
Entwickeln Sie für die folgenden Aufgabenstellungen
ein entsprechendes Blockschaltbild. Überlegen Sie
sich bereits vor Versuchsbeginn, wie die einzelnen
Versuchsteile ausgewertet werden sollen und mit
welchen Ergebnissen zu rechnen ist.
[2] A.J.B. Fuller, Mikrowellen, Vieweg (1974)
[3] G. Nimtz, Mikrowellen – Einführung in Theorie und
jijo Anwendung, Carl Hanser Verlag (1980)
Version 08/2014

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