9. Состав приборов, входящих в измерительную установку

В установке для измерения параметров нагрузок и параметров СВЧ тракта используется следующий набор приборов, характеристики которых занесены в таблицу 3.

Таблица 3

№ пп	Наименование прибора	Краткая характеристика
1	Генератор Г4-78	Диапазон частот (1.16  1.78) ГГц, выходная мощность на согласованную нагрузку не менее 1 мВт, выход – коаксиальный, с волновым сопротивлением 50 Ом (16/6.95), диапазоны изменения выходной мощности(-27  -130) дБ.
2	Измерительная линия Р1-34	Диапазон частот 2-18 ГГц, вход, выход – коаксиальный с волновым сопротивлением 50 Ом (7/3.04), диапазоны измерения КСВН – 1.1-10.0, ослабления 0-60 дБ.
3	Милливольтметр	Диапазон измерения переменного напряжения 1 мВ  300 В с частотой 20 Гц  10 МГц, при нормированной погрешности  2.5% в диапазоне частот 45 Гц  1 МГц.

10. Задание

1.Соберите СВЧ тракт в соответствии со схемой, представленной на рис. 1.

2. Произведите калибровку СВЧ детектора ИЛ.

3. Произведите измерение длины волны и КСВН в СВЧ тракте с использованием ИЛ.

4. Произведите измерение полного сопротивления определенной нагрузки.

11. Порядок выполнения

12. Контрольные вопросы

Какими параметрами можно охарактеризовать компоненты СВЧ тракта и как их возможно измерить?

Литература

1. Изюмова, Свиридов В.Т. «Волноводы, коаксиальные и полосковые линии».

2. «Измерения в электронике»: Справочник/ Кузнецов В.А. и др. – М.; «Энергоатомиздат», 1987,.- 512с.

Определение основных параметров элементов СВЧ тракта с помощью панорамных измерителей КСВН и ослабления

Лабораторная работа №4

Nпп	Содержание раздела	№ стр.
	Цель работы	28
	Методы измерения параметров элементов СВЧ тракта с применением панорамных измерителей КСВН
	Описание лабораторной установки
	Панорамное измерение ослабления
	Измерение КСВН
	Задание
	Требования к отчёту
	Контрольные вопросы
	Литература

1. Цель работы

Цель работы: овладеть приемами производства измерений свойств волноводных элементов СВЧ тракта с помощью панорамного измерителя КСВН и ослабления.

Задачи работы: изучить структурную схему панорамного измерителя КСВН и ослабления, его основных органов управления; произвести калибровку прибора в заданном диапазоне частот и выполнить измерения КСВН и ослабления.

2. Методы измерения параметров элементов свч тракта с применением панорамных измерителей ксвн

Для характеристики качества согласования сопротивлений в трактах с распределенными постоянными широко пользуются понятиями: коэффициентом отражения, коэффициентом стоячей волны (КСВН), коэффициентом ослабления. Под коэффициентом отражения Г понимают отношение модулей амплитуд отраженной и падающей волн в каком-либо сечении тракта СВЧ:

,

где  - разность фаз между падающей и отражённой волнами. Вдоль линии за счет сложения падающей и отраженной волн устанавливается стоячая волна. КСВН определяется как:

, (1)

где - модуль коэффициента отражения. Под коэффициентом ослабления понимают величину отношения мощности, падающей на СВЧ компонент (элемент) от генератора к величине мощности, прошедшей через этот компонент (элемент) в том же самом направлении.

В настоящее время известны различные методы измерения параметров элементов СВЧ тракта и различные методы исследования свойств материалов на СВЧ. Измерения параметров элементов СВЧ тракта и объемных резонаторов производят с использованием измерительных линий, панорамных измерителей КСВН и измерителей полных сопротивлений. В данной лабораторной работе будут рассмотрены методы измерения КСВН и ослабления с применением панорамных измерителей КСВН. Отечественные коаксиальные панорамные измерители КСВН могут производить измерения параметров компонентов СВЧ в диапазоне частот 20 МГц - 12.4ГГц, волноводные – 2.6 - 78.3 ГГц и имеют погрешность измерения КСВН равную (5-15)%, погрешность измерения ослабления при этом равна (0.5-2.5) дБ. Посредством применения коаксиально–волноводных переходов, а также коаксиально-микрополосковых и волноводно-микрополосковых переходов возможно изменить вид тракта СВЧ с коаксиального на волноводный или микрополосковый и наоборот.

Панорамные измерители КСВН и отражения являются более точными и удобными в эксплуатации, чем измерительные линии, но и более дорогими, чем измерительные линии. В их названии слово панорамный обозначает, что этот прибор производит измерения не на одной какой-то частоте, значение которой можно изменять, а то, что изменение затухания или КСВН сразу можно увидеть в некотором диапазоне частот. В основе работы измерителей КСВН и ослабления лежит рефлектометрический способ измерения, использующий выделение падающей волны и волны, отраженной от измеряемого объекта, с последующим определением коэффициента отражения по значению отношения амплитуд падающей и отраженной волн.

Возможны три варианта построения структурной схемы панорамных измерителей КСВН и ослабления:

• схема с автоматической регулировкой мощности (АРМ) и индикатором прямого усиления;

• схема без АРМ, но с измерителем отношения (в качестве индикатора), использующем синхронное детектирование,;

• комбинированная схема с АРМ и измерителем отношения. Измеритель отношения построен с использованием синхронного детектирования. Именно такая схема применена в приборе, используемом в данной лабораторной работе.

На рис. 1 представлена функциональная схема калибровки панорамного измерителя ослабления для последующего измерения этого параметра компонентов СВЧ.

Измеритель ослабления и КСВН содержит два направленных детектора (НД) - комбинации направленного ответвителя мощности и детекторной секции. Направленный детектор падающей волны является, одновременно, датчиком АРМ (автоматического регулирования СВЧ мощности), выдаваемой генератором качающейся частоты (ГКЧ). Переориентация направленного детектора отраженной волны обеспечивает возможность измерения либо коэффициента ослабления четырехполюсника, либо КСВН двух- или четырехполюсников. Измерения основаны на выделении направленными детекторами СВЧ мощности, падающей на исследуемый объект и отраженной от него (при измерении КСВН), либо прошедшей через исследуемый объект (при измерении ослабления) СВЧ сигнала. После детектирования сигналы подаются в индикаторный блок. Сигнал на выходе детекторной головки НД падающей волны поддерживается постоянным с помощью системы АРМ индикаторного блока и ГКЧ. Шкалы индикаторного блока проградуированы в значениях КСВН и ослабления и позволяют производить отсчет этих параметров с использованием экрана ЭЛТ блока индикатора.

В блоке ГКЧ вырабатываются:

• пилообразное напряжение, которое позволяет производить качание частоты генератора СВЧ управляемым образом. Это же напряжение обеспечивает горизонтальную развёртку на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для получения панорамы ослабления или КСВН;

• напряжения, обеспечивающие индикацию выставленного диапазона частот и определение частоты в интересующей точке характеристики, наблюдаемой на экране ЭЛТ;

• напряжение, пропорциональное напряжению, управляющему частотой ГКЧ для выработки корректирующего сигнала, обеспечивающего возможность производить компенсацию не идентичности СВЧ каналов при калибровке измерителя.