Определение коэффициента отражения как измеряемой величины.

Известно, что решение волновых уравнений электродинамики для линии с неоднородностью содержит волны, распространяющиеся в противоположных направлениях. Неоднородность может быть описана элементами матрицы рассеяния, нормированными относительно модуля волнового сопротивления линии передачи. При этом коэффициенты матрицы рассеяния представляются комплексными числами. Диагональные коэффициенты матрицы рассеяния многополюсника являются коэффициентами отражения в определенной плоскости вход­ного (выходного) соединителя устройства. Коэффициент отражения - это отношение комплексных чисел, определяющих амплитуды напря­женности поля (обычно электрического) отраженной и падающей волн. Для простейших устройств - двухполюсников и четырехполюсников принято обозначать коэффициент отражения комплексным числом

По определению

, (8.1)

где  - разность фаз падающей и отраженной волн в плоскости измере­ния коэффициента отражения.

Модуль коэффициента отражения прямо связан с режимом передачи волны в линии. При наличии единственной неоднородности в линии и наличии стоячих волн имеется однозначная связь между коэф­фициентом стоячей волны по напряжению (КСВН) и Г.

или (8.2)

Численное значение КСВН является характеристикой распреде­ления напряженности электрического поля электромагнитной волны в передающем тракте. При наличии падающих и отраженных волн ампли­туды максимальной и минимальной напряженности поля и связаны очевидными соотношениями:

, ;

; (8.3)

Поскольку значения Г и КСВН, легко пересчитываются, то в даль­нейшем мы будем считать измерения взаимозаменяющими друг друга по назначению.

8.3 Измерительные задачи.

На практике приходится решать следующие задачи:

1. Измерение комплексного коэффициента отражения двухпо­люсника - нагрузки. В этом случае измеряют в плоскости входа в устройство.

2. Измерение комплексного коэффициента отражения входа многополюсника - чаще 4хполюсника - антенны, аттенюатора, отрезка тракта, усилителя, циркулятора, вентиля, делителя и т. п. В этом случае, в соответствии с определением элементов матрицы рассеяния, измере­ния проводятся во входной плоскости при условии, что все другие выходы присоединены к идеальным согласованным неотражающим нагрузкам. Поскольку значения и КСВН просто пересчитываются, то измерять можно любую из величин, в зависимости от наличия средств измерений, технологических особенностей, конструкции изме­ряемых объектов.

8.4. Принципы и методы измерений ксвн. Принципы измерений.

Как видно из формул (8.1)-(8.3), необходимо измерить отношение двух значений напряженности электрического поля в определенной плос­кости передающей линии. Измерения отношения напряженностей поля основаны на измерении отношений тока, наведенных во введенных в линию специальных неоднородностях. Например, если в прямоуголь­ный волновод ввести в нужной плоскости каким-либо способом зонд в виде стержня, незначительно возмущающего поле, то в этом проводящем стержне с размерами много меньшими длины волны будет наводится электрический ток.

Ток может быть обнаружен и измерен тремя основными способами:

• преобразованием в тепло по закону Джоуля-Ленца и измере­нием нагрева специального чувствительного элемента, как в тепловых измерителях мощностей;

• выпрямлением при помощи диода в постоянный ток и измере­нием постоянного тока;

• образованием тока разностной частоты при помощи сдвигателя частоты (гетеротинным приемником) и измерением его на основе одного из двух предыдущих принципов измерений.