1.3. Порядок выполнения работы

1. Собрать схему:

• соединить СВЧ-кабелем выход генератора и вход измерительной линии;

• телевизионным кабелем соединить выход головки детектора и вход усилителя осциллографа.

2. Включить генератор и осциллограф. Дать прогреться приборам в течение 5 мин.

3. Установить режим работы генератора . Ручкой «MHz» установить нужную частотуf.

4. Установить пределы измерения на осциллографе 1 мВ/см; 0.5 мс/дел.

5. Получить изображение меандра на экране осциллографа:

• установить ручкой нониуса каретку зонда измерительной линии в среднее положение;

• ручками настройки получить меандр с амплитудой 2..3 деления осциллографа.

6. Вращая ручку нониуса измерительной линии, отыскать 3 – 4 максимума стоячей волны.

7. Проделать операции пп. 3 – 6 в диапазоне частот 2.5…4.0 ГГц через 100 МГц на коаксиальной и на волноводной линиях. Результаты занести в таблицу.

1.4. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Теоретические сведения.

3. Блок-схема измерений.

4. Результаты измерений, сведенные в таблицу.

5. Графики λ_в=F(f)(измеренные и рассчитанные по формулам) для коаксиальной и для волноводной линий.

6. Выводы.

Лабораторная работа 2. Микрополосковые линии передачи

Цели работы.Исследование микрополосковых линий передачи и резонаторов. Приобретение практических навыков работы с генератором качающейся частоты (СВИП-генератором) в комплексе с индикатором КСВН и ослаблений.

2.1. Основные положения

Микрополосковая линия (МПЛ) (рис. 2.1,а) – это двухпроводная полосковая линия с поперечным сечением в виде параллельных прямых, имеющая одну плоскость симметрии, параллельную направлению распространения энергии (на рис. 2.1,а:1– проводящая полоска,2 – экран (земляной электрод),3– подложка из диэлектрика). МПЛ – в настоящее время наиболее широко применяемая СВЧ-линия передачи при разработке миниатюрных устройств СВЧ. Основным типом в МПЛ является квазиТЕМ-волна, однако могут быть возбуждены и волны высших типов. Структура поля в поперечном сечении МПЛ показана на рис. 2.1,б.

Одной из важнейших характеристик МПЛ является волновое сопротивление, определяемое геометрическими размерами линии и диэлектрической проницаемостью подложки. Для полосок нулевой толщины (t/h→0)

при

;

при

,

где ε_эф– эффективная диэлектрическая проницаемость. В статическом случае.

Одним из простейших и в то же время важнейших элементов СВЧ-схем на основе МПЛ является микрополосковый резонатор (МПР), представляющий собой отрезок МПЛ резонансной длины l. По конструкции МПР делятся на замкнутые (например, кольцевой), а также на короткозамкнутые и на разомкнутые на конце. Короткозамкнутые на концах МПР используются редко из-за технологических трудностей обеспечения короткого замыкания между проводниками МПЛ. На рис. 2.2 показаны примерыа‑ линейного разомкнутого на концах МПР,б‑ кольцевого МПР. Основными характеристиками резонатора являются резонансная частотаf₀ и добротностьQ. Экспериментально эти характеристики могут быть получены на основе измерения характеристик передачи резонатора. Резонансная частота МПР определяется длиной резонатораlи диэлектрической проницаемостью подложки. Для линейного резонатора (рис. 2.2,а)

, (2.1)

где n= 1,2,… – число полуволн, укладывающихся на длине резонатора; ε_эф– эффективная диэлектрическая проницаемость.

Нагруженная добротность резонатора определяется как, где– ширина резонансной кривой, измеренная по уровню 3 дБ от максимума. Для МПР характерны невысокие значения добротности (100…500). Основные преимущества МПР – миниатюрность, совместимость с линиями передачи СВЧ и активными планарными элементами (диодами, транзисторами и т.д.).