7.3. Измерение полных сопротивлений с использованием измерительной линии
Полное сопротивление СВЧ узла или устройства можно определить путем измерения КСВН и фазового угла. Фазовый угол определяется путем измерения расстояния от плоскости присоединения нагрузки до первого минимума кривой распределения напряжения вдоль ИЛ. Практически удобнее определять не это расстояние, а величину смещения минимума l при подключении к ИЛ короткозамыкателя вместо измеряемой нагрузки в соответствии с формулой (3). Величина смещения считается положительной, если минимум при коротком замыкании смещается в сторону генератора, и отрицательной, если минимум смещается в сторону нагрузки. Зная величины l и КСВН можно рассчитать активную и реактивную составляющие сопротивления нагрузки:
Здесь =2/В - фазовая постоянная; В - волновое сопротивление ИЛ; - длина волны в ИЛ. Модуль полного сопротивления нагрузки равен:
.
На практике часто пользуются круговыми диаграммами, получившими название диаграмм Вольперта или Смита, для определения активной и реактивной составляющих полного сопротивления нагрузки.
7.4 Измерение затухания в свч трактах
Явление затухания в передающих линиях и элементах СВЧ выражается в экспоненциальном уменьшении амплитуды поля электромагнитной волны по мере прохождения её вдоль линии передачи или элемента за счет несовершенной проводимости поверхностей тракта передачи, потерь в диэлектрических элементах конструкции и т.д.
Если отрезок СВЧ тракта длиной L, обладающий затуханием, достаточно однороден, и коэффициентами отражения на его выходе и входе можно пренебречь, то для коэффициента передачи справедливо выражение:
= exp(-L),
где - коэффициент затухания на единицу длины. Чтобы вычислить коэффициент затухания по величине измеренного КСВН (или коэффициента отражения), то можно воспользоваться следующей формулой:
L={ln[(K+1)/(K-1)]}/2.
Произведение на длину L является безразмерной величиной, которую иногда называют коэффициентом с размерностью в неперах.
8. Описание лабораторной установки
В данной лабораторной работе используется генератор СВЧ типа Г4-78 (далее называем генератор). Диапазон рабочих частот, генерируемых этим генератором -1.16 ГГц до 1.78 ГГц. Выходной тракт генератора имеет коаксиальный разъём с номинальным волновым сопротивлением 50 Ом. Генератор имеет следующие режимы работы, которые реализуются с помощью органов управления:
ручная перестройка частоты во всём рабочем диапазоне с точностью до 0.1 МГц;
Основные органы управления генератором размещены на его лицевой стороне:
тумблер «Сеть вкл.» служит для включения сети питания;
ручка «F» служит для установки частоты генерации СВЧ колебаний в объявленном диапазоне частот с установкой частоты с точностью до 0.1 МГц;
набор из пяти кнопок с общим взаимоисключающим объединением обеспечивают выбор режима модуляции: кнопка с обозначением «
»,
носящая название – внутренняя модуляция
типа «Меандр», при этом имеет место
амплитудная модуляция СВЧ колебаний
типа меандр – прямоугольные импульсы
со скважностью, равной двум, «НГ» –
непрерывная генерация при отсутствии
модуляции. Три кнопки, объединенные в
группу «Внеш. Мод.»позволяют вести
модуляцию СВЧ сигнала генератора:
кнопка «
»
- амплитудная модуляция отрицательными
импульсами, кнопка «
»
- амплитудная модуляция положительными
импульсами и кнопка «ЧМ» – кнопка,
позволяющая вести частотную модуляцию
СВЧ сигналов;ручка с трафаретом «дБ» служит для точной установки уровня выходной мощности генератора на соответствующем разъёме – в диапазоне (-27 -163) dB с точностью до 0.01 dB;
ручка с трафаретом «mW1» служит для грубой установки уровня выходной мощности генератора на соответствующем разъёме. (Ручки регулировки мощности функционируют независимо. При использовании одного выхода, другой выход надо устанавливать в положение минимальной выходной мощности. При этом, в случае грубой установке, ручку регулировки необходимо вывести в крайнее левое положение. А в случае точной установки мощности, произвести установку выхода с минимально возможным сигналом – (-130 dB).
разъем «Контроль уровня мощности Выход» служит калибровки уровня мощности. На этом выходе должна находиться винтовая заглушка.