Навигация
1. Общие сведения
Вопросы измерения полного сопротивления узлов или элементов ВЧ-тракта возникают всякий раз, когда приходится решать. задачи согласования, находить параметры эквивалентных схем или рассчитывать частотные характеристики устройств СВЧ.
|
Рис. 10. |
В основе определения полного сопротивления нагрузки лежит связь его с коэффициентом стоячей .волны и положением минимума напряжения в линии. Наибольшее распространение получило определение полного сопротивления по данным измерения КСВ и положения минимума стоячей волны с помощью измерительной линии. Соответствующая функциональная схема представлена на (рис. 10). Устройство, полное сопротивление которого необходимо измерить, подсоединяют к генератору СВЧ через измерительную линию. Промышленностью выпускаются измерительные линии, перекрывающие частотный диапазон от 0,5 до 37,5 ГГц.
Портативными приборами для определения полных сопротивлений на основе измерения КСВ и фазы являются измерители поляризационного типа. Эти приборы отличаются широкополосностью и высокой точностью. Перекрываемый ими частотный диапазон простирается от 0,02 до 16,67 ГГц.
Существуют приборы, обеспечивающие полуавтоматическое панорамное измерение КСВ в функции частоты. Эти приборы позволяют значительно сократить время на согласование устройств, а также наблюдать и измерять амплитудно-частотные характеристики четырехполюсников. Они перекрывают диапазон частот от 0,02 до 16,67 ГГц.
В этой главе рассмотрен принцип действия прибора, позволяющего определять значения полного сопротивления исследуемых устройств как функции частоты непосредственно по круговой диаграмме полных сопротивлений, нанесенной на экран электроннолучевые трубки. Приборы этого вида перекрывают диапазон частот от 0,11 до 7ГЦ.
2. Поляризационные измерители полных сопротивлений
Поляризационный измеритель полных сопротивлений состоит из отрезков прямоугольного 7 и цилиндрического 6 волноводов, причем цилиндрический волновод расположен под прямым углом к широкой стенке прямоугольного волновода (рис. 11). Связь между волноводами осуществляется через три щели 8 одинаковых размеров, расположенные на равном расстоянии от центра цилиндрического волновода.
Принцип работы поляризационного измерителя состоит в следующем. Электромагнитная Н□10-волна, распространяющаяся от генератора в сторону нагрузки, возбуждает в цилиндрическом волноводе HO11-волну с круговой поляризацией. Достигается это выбором расположения и размеров щелей: две щели, расположенные поперек широкой стенки волновода, находятся в максимуме составляющей поля Нх, а третья щель - в максимуме составляющей поля Нz. Эти щели возбуждают в цилиндрическом волноводе две HO11-волны, взаимно перпендикулярные в пространстве и сдвинутые по фазе на угол π/2. Последнее является следствием сдвига во времени на π/2 компонент поля Xх и Нz в прямоугольном волноводе. Поскольку выбором размеров щелей можно добиться равенства амплитуд возбуждаемых волн, то волна в цилиндрическом волноводе будет обладать круговой поляризацией.
|
Рис. 11. |
Если изменять направление распространения волны в прямоугольном волноводе, то в цилиндрическом волноводе возбуждается волна со встречным направлением вращения поля. Очевидно, при наличии в прямоугольном волноводе отраженной волны в цилиндрическом будут две HO11-волны с противоположными направлениями круговой поляризации. В результате суперпозиции этих волн образуется волна с эллиптической поляризацией, которая несет необходимую информацию о величине КСВ и положении минимума стоячей волны в прямоугольном волноводе. КСВ равен отношению главных осей эллипса, величины которых соответствуют сумме и разности амплитуд падающей и отраженной волн.
Таблица 1
Параметры измерительных линий| Тип прибора | Диапазон частот, ГГц | Собственный КСВ | Погрешность измерений КСВ, % (КСВ<2) | Размеры сечения ВЧ-тракта, мм |
| Р1-22 Р1-3 P1-7 Р1-20 Р1-13А | 1-7,5 2,5-10,35 2,6-4,0 8,24-12,05 17,44-25,86 | 1,02-1,04 1,06 1,02 1,02 1,02 | 3,2 (до 2 ГГц) 3,5 (до 5 ГГц) 5 (до 7,5 ГГц) 10 5 4 4 | 16/7* 10/4,3* 72х34*2 23х10*2 11х5,5*2 |
| Диаметры наружного и внутреннего проводников. *2 Широкая и узкая стенки волновода. | ||||
3начит, вращающаяся вокруг волновода диодная камера 2 с зондом 1 воспроизводит распределение напряженности поля в прямоугольном волноводе, причем полный оборот камеры соответствует перемещению зонда в прямоугольном волноводе на длине волны λв. Положение меньшей из осей эллипса однозначно связано с положением минимума поля в прямоугольном волноводе, т. е. с фазой коэффициента отражения.
Измерение фазы коэффициента отражения заключается в отсчете по лимбу 5 положения диодной камеры, при котором индикаторный прибор показывает минимальное значение. Поворот диодной камеры осуществляется с помощью вращающегося сочленения 3. Отсчетная шкала “фаза” представляет собой полуокружность, разбитую рисками на 180 равных частей, так что цена каждого деления шкалы соответствует 2° измеряемого фазового угла. Точность отсчета фазы коэффициента отражения с использованием нониуса составляет ±20.
Для начальной калибровки прибора по фазе относительно измерительного фланца нет необходимости пользоваться короткозамыкателем, а достаточно воспользоваться шкалой “частота” 4, жестко связанной с диодной камерой и способной поворачиваться относительно шкалы “фаза”. Шкала “частота” рассчитана так,. что при установке рабочей частоты диодная камера поворачиваются на угол, равный соответствующему изменению фазы волны между измерительным фланцем и плоскостью симметрии прибора.
Таблица 2
Параметры поляризационных измерителей| Тип прибора | Диапазон частот, ГГц | Пределы измерения | Погрешность измерения | Размеры сечения ВЧ-тракта, мм | ||
| КСВ | Фазы, град | КСВ. % (КСВ=1,05÷2) | фазы, рад (КСВ=2) | |||
| РЗ-34 РЗ-40 РЗ-42 РЗ-43 РЗ-46 РЗ-48 | 0,15-1 8,24-2,05 5,64-8,24 4,8-6,85 2,54-3,44 1,72-2,59 | 1,1-10 1,05-2 1,05-2 1,05-2 1,05-2 1,05-2 | 0-360 0-360 0-360 0-360 0-360 0-360 | 7 4 4 4 4 4 | 7 4,1 (при КСВ=1,2) 4,1 4,1 4,1 4,1 | 16/7* 23х10*2 35х10*2 40х20*2 72х34*2 110х55*2 |
| Диаметры наружного и внутреннего проводников коаксиальной *2 Широкая и узкая стенки волновода, | ||||||
Поляризационный измеритель позволяет определять полное сопротивление и при высоком уровне мощности СВЧ. Для этого в приборе предусмотрена замена диода диодной заглушкой, которая имеет такие же размеры. Между поляризационным измерителем и внешней диодной камерой размещают переменный аттенюатор, регулировкой которого добиваются на диоде уровня мощности в пределах, соответствующих квадратичному участку характеристики.
В качестве индикаторного устройства при работе с поляризационными измерителями предпочтительно пользоваться измерительными усилителями. Параметры поляризационных измерителей даны в табл. 2.
Похожие работы
... организма. Длительное воздействие этих полей на человека приводит к снижению его работоспособности, негативно отражается на его здоровье. [7] 1.5 Биологические эффекты электромагнитного загрязнения окружающей среды Электромагнитное загрязнение – это разновидность антропогенного или природного физического загрязнения, возникающего при модификации электромагнитных свойств среды (под ...
... плана ФЭ. Большое разнообразие моделей РК приводит к необходимости использования разнообразных способов и технических средств для измерения их параметров. Как правило, статические и динамические параметры РК измеряют на разных технологических установках. Методы построения средств измерения для идентификации моделей РК могут быть сведены к следующим принципам, учитывающим особенности подключения ...
... , хотя изучение поведения бегущих волн в замкнутых системах представляет и чисто практический интерес. В настоящей работе проведено экспериментальное исследование поведения бегущих электромагнитных волн в волноводном тракте. Целью настоящей работы являлось исследование частотной зависимости амплитуды бегущей электромагнитной волны в кольцевом волноводном тракте. Для этого необходимо было решить ...
... ; 12+φг)+ 2|S11Г0|cos(φ2+2φ12+2φг+ φ11)], (5.6) а условием баланса будет: (5.7) 6 РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА РВК На рисунке 6.1 представлена структурная схема устройства, предназначенного для контроля электрической толщины радиопрозрачных диэлектрических стенок методом свободного пространства на отражение с использованием модулирующего ...
0 комментариев