3.5.2. Методики измерения характеристик свч устройств
Изложенная ниже методика измерения характеристик характерна для всех исследуемых в лабораторных работах устройств СВЧ.
3.5.2.1. Измерение коэффициентов отражения, стоячей и бегущей волны
Известно
[3], что оптимальным с точки зрения
передачи энергии в нагрузку, т.е. к любому
подключаемому к линии передачи СВЧ
устройству, является режим бегущей
волны. Это соответствует режиму полного
согласования нагрузки с линией передачи.
При этом отраженная от нагрузки волна
отсутствует, а модули напряженности
поля во всех сечениях линии передачи
постоянны. Отношение комплексной
амплитуды отраженной волны, измеренной
по величине напряженности электрического
поля
,
к падающей
(т.е. поступающей на вход СВЧ устройства
энергии) получило название коэффициента
отражения (от нагрузки)
.
Для оценки
какого-либо устройства необходимо
измерить
и
,
что сделать непосредственно возможно
с помощью двойного направленного
ответвителя. Направленный ответвитель
устанавливается между измерительной
линией 5 и исследуемым устройством 6
(см. рис. 1) таким образом, что вход 1
основного волновода подсоединяется к
измерительной линии, а к выходу 2
подсоединяется исследуемое СВЧ
устройство 6. При этом на выходах 3
и 5 вторичных волноводов измеряется
мощность электромагнитной энергии на
выходе 5 измеряетсямощность,
пропорциональная мощности падающей
волны, на выходе 3 пропорциональная
отраженной волне. Если полагать, что
переходные ослабленияСмежду
плечами 1 и 5, 2 и 3 практически равны,
то можно считать, что отношение мощностей
на плечах 5 и 3 соответствует коэффициенту
отражения
:
. (3)
Мощность электромагнитной энергии на плечах направленного ответвителя измеряется с помощью детекторной секции. Необходимо помнить, что к свободным плечам должны обязательно подключаться согласованные нагрузки, в противном случае, отраженная волна от свободного плеча попадет обратно в направленный ответвитель и будет влиять на его работу и, соответственно, характеристики.
Напомним,
что под коэффициентом
бегущей волны КБВ
в линии передачи понимают отношение
минимальной амплитуды электрического
поля
к
максимальной
,
клэффициент стоячей волны (КСВ)- величина,
обратная КБВ:
;
.
(4)
Модуль коэффициента отражения однозначно связан с коэффициентами бегущей (КБВ) и стоячей (КСВ) волны нижеследующими соотношениями:
. (5)
Коэффииценты КБВ или КСВ определяют с помощью измерительной линии 5 (см. рис. 2), в которой устанавливается в зависимости от согласования ее с нагрузкой определенное соотношение между и . Необходимо помнить, что реально, поскольку, как было выше отмечено, мы работаем в квадратичной области вольт- амперной характеристики диода, измерительный прибор показывает величину, пропорциональную квадрату напряженности поля, т.е. мощности. Тогда
. (6)
Достаточно точные результаты измерения и КБВ(КСВ) получаются, если исследуемое устройство хорошо согласовано со стороны всех его плеч. Формулы (4) и (5) являются приближенными, так как вольт-амперная характеристика диода на квадратичном участке отличается от квадратичной.