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Nachdem auf der vorherigen Seite untersucht wurde, wann die gemessene Intensität minimal bzw. maximal ist, sollen nun die Messwerte quantitativ ausgewertet werden.
Polarisation von Mikrowellen (2) - quantitative Auswertung
Die Beschreibung der Bedienung des IBE ist auf der vorherigen Seite zu finden.
Nehmen Sie zunächst zwei Messreihen auf, indem Sie das Gitter in 10° Schritten bis zum Winkel von 180° drehen,
a) wenn Sender und Empfänger parallel zueinander stehen,
b) wenn Sender und Empfänger um 90° zueinander verdreht sind.
Quantitative Auswertung - Vergleich mit den Messwerten
Vergleichen Sie Ihre theoretisch ermittelten Formeln für die Komponenten der elektrischen Feldstärkevektoren mit den Messwerten.
Tragen Sie dafür die Formeln oben in die Felder bei dem Diagramm ein. Beachten Sie dabei folgendes:
- der Winkel muss im Bogenmaß in der Formel eingetragen werden: $x=\frac{ \pi }{ 180° }\cdot\alpha$
- Da die Kennlinie der Empfangsdiode nicht linear verläuft, sondern laut Herstellerangabe "das Ausgangssignal in guter Näherung proportional zum Betragsquadrat der Feldstärkekomponente" ist, muss zum Vergleich der Formel mit den Messwerten das Quadrat der elektrischen Feldstärke dargestellt werden (die Formeln also noch einmal quadriert werden.
Quantitative Auswertung - Sender und Empfänger senkrecht
Sender und Empfänger sind fest senkrecht zu einander ausgerichtet, das Gitter ist drehbar.
- Begründen Sie, warum es sinnvoll ist, zunächst den Vektor $\vec{ E }_{ Sender }$ in die Kompenten parallel zu den Gitterstäben $\vec{ E }_\parallel$ bzw. senkrecht zu den Gitterstäben $\vec{ E }_\perp$ zu zerlegen.
- Leiten Sie mit Hilfe der Skizze eine Formel her, die die Größe der Komponente des elektrischen Feldstärkevektors $\vec{ E }_{ Empfänger }$ in Abhängigkeit vom Drehwinkel $\alpha$ des Gitters angibt.
Tipps
Quantitative Auswertung - Sender und Empfänger parallel
Bestimmen Sie die Größe der Komponente des elektrischen Feldstärkevektors $\vec{ E }_{ Empfänger }$ in Abhängigkeit vom Drehwinkel α des Gitters, wenn Sender und Empfänger parallel zueinander stehen.
Beachten Sie, dass der Vektor der elektrischen Feldstärke an zwei Stellen untersucht werden muss.
Zerlegen Sie den Vektor zunächst in die Komponenten parallel und senkrecht zu den Gitterstäben und dann den relevanten Teil noch einmal parallel und senkrecht zur Empfangsdiode.
Die gesuchte Beziehung können Sie dann mit Hilfe von trigonometrischen Beziehungen bestimmen
Tipp 2
Tipp 1
Empfänger,
um 90° drehbar
Multimeter
Verstärker
Klystron-Betriebsgerät
Klystron
Hornstrahler
Gitter (um 180° gegen den Uhrzeigersinn drehbar)
Winkelskala, vergrößerbar
Darstellung als animierte Graphik
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