Все файлы / Метрология / Лабораторные работы / Лабораторная работа №4

1

1 Цель работы

Изучить теоретические основы измерений коэффициентов отражения и ослаблений на СВЧ:

-определения измеряемых величин;

-единицы величин;

-принцип и метод измерений величин «по определению»;

-операции, выполняемые при измерении;

-физические явления, выражающие погрешности измерений.

2 Теоретические сведения

Необходимо изучить теоретические сведения, изложенные в пособии В. Г. Чуйко «Радиоэлектронные измерения» часть 2 на страницах 302 – 306, 315 – 318, 324 – 340.

3 Содержание лабораторной работы

Выполнение работы включает 3 этапа.

3.1 Подготовительный, самостоятельная подготовка к выполнению работы. При подготовке к выполнению работы каждому исполнителю индивидуально

необходимо:

-изучить теоретические сведения, указанные в разделе 2;

-вспомнить сведения из курса АФУ, относящиеся к элементам коаксиальных трактов;

-предварительно ознакомиться с лабораторной установкой, расположением приборов, органами управления;

-ознакомиться и уяснить индивидуальные лабораторные задания № 4/1 и

№4/2.

3.2Выполнить индивидуальное лабораторное задание.

3.3Оформить результаты в виде окончательного отчёта, содержащего протоколы измерений и ответы на вопросы по домашнему заданию.

4 Краткое описание лабораторной установки

4.1 Назначение

2

Лабораторная установка предназначена для определения модуля коэффициента отражения двухполюсников и ослабления четырёхполюсников с коаксиальными соединителями типа III по ГОСТ 13317-89 7/ 3,04 мм.

4.2 Лабораторная установка применяется для выполнения индивидуальных лабораторных заданий по измерениям:

- переменного, изменяемого ступенями, модуля коэффициента отражения;

- переменного, изменяемого ступенями ослабления переменного ступенчатого аттенюатора.

4.3 Состав лабораторной установки Варьируется, зависит от лабораторного задания. В состав каждой из установок

входит панорамный измеритель КСВН и ослаблений (ПИКО) Р2-54.

4.4 Устройство и работа измерителя КСВН и ослаблений Р2-54

Изучите принцип действия прибора Р2-54 по Приложению №1 к данным указаниям.

3

8 – кабель соединительный ВЧ;

9 – кабель соединительный.

ГКЧ – генератор качающейся частоты; Индикатор – прибор Я2Р-67.

Рис. 1 – Схема лабораторной установки для выполнения лабораторного задания №4/1

3 Варианты заданий

3.1 Каждый исполнитель проводит измерения в полосе (поддиапазоне) 700 МГц. Выбор полос согласно таблице 1.

Таблица 1

4 Измерительная задача

Определить КСВН и модуль коэффициента отражения в полосе частот ≈ 700 МГц для каждого из объектов.

Систематизировать данные измерений в таблицах и представить в графиках.

Процедура измерений

4.1 Исходное положение установки Нижняя частота полосы свиппирования 3,2 ± 0,05 ГГц;

Верхняя частота полосы свиппирования 5,25 ± 0,05 ГГц; Нагрузка рефлектометра – холостой ход.

Положение линии "отсчёт": КСВН = ∞ (0 дБ). Кнопка «F1 F2» нажата.

4.2 Порядок перехода от полосы 3,2 – 5,25 ГГц к полосе (поддиапазону) индивидуального задания

4.2.1Нажать кнопку «F1». Вращением ручки «F1,F0» установить, контролируя значение по индикатору, нижнюю частоту поддиапазона.

4.2.2Нажать кнопку «F2». Вращением ручки «F2, F» установить, контролируя значение по индикатору, верхнюю частоту поддиапазона.

5

4.2.2 Нажать кнопку «М1». Вращением ручки «М1» совместить метку М1 с ле-

вой границей экрана. Проконтролировать, что частота, на которой установлена метка, совпадает с нижней частотой поддиапазона.

4.2.3 Нажать кнопку «М2». Вращением ручки «М2» совместить метку М2 с

правой границей экрана. Проконтролировать, что частота, на которой установлена метка, совпадает с верхней частотой поддиапазона.

4.2.5 Вращая ручку «Калибровка», установить линию показаний отражённого напряжения (мощности) таким образом, чтобы максимальное и минимальное от-

клонения от линии «отсчёт» были приблизительно равны.

4.3 Порядок проведения измерений по индивидуальному заданию

4.3.1 Провести измерения коэффициента отражения при холостом ходе (то есть, в режиме, в котором проводилась калибровка ПИКО) через 100 МГц. Для это-

го совместить линию «отсчёт» с линией коэффициента отражения при частоте мет-

ки М1 и отсчитать значение коэффициента отражения при частоте метки М1 в де-

цибелах (дБ) по верхней шкале измерителя. Занести отсчитанное значение в табли-

цу. Установить следующую частоту метки М1, двигаясь таким образом к конечной частоте поддиапазона и каждый раз измеряя значение коэффициента отражения в децибелах относительно 0 дБ.

Значения коэффициента отражения в линейной шкале рассчитать (при подго-

А

товке отчёта дома) по формуле: Г 10 20[дБ] , где А – отсчёт в дБ.

4.3.2 Присоединить к выходу рефлектометра первую нагрузку – короткозамы-

катель (КЗ).

Провести измерения на всех частотах лабораторного задания аналогично 4.3.1 (можно двигаться от верхней частоты к нижней). Занести результат в таблицу.

4.3.3Отсоединить КЗ и присоединить аттенюатор 6 дБ. Провести измерения на всех частотах лабораторного задания аналогично 4.3.1. Занести результаты в таблицу.

4.3.4Присоединить к выходу аттенюатора 6 дБ нагрузку – КЗ. Провести изме-

рения на всех частотах лабораторного задания аналогично 4.3.1. Занести результа-

ты в таблицу.

6

4.3.5Заменить аттенюатор 6 дБ на аттенюатор 10 дБ и повторить измерения в режиме ХХ и КЗ. Занести результаты в таблицы.

4.3.6Заменить аттенюатор 10 дБ на коаксиальную термисторную головку, подключённую к блоку Я2М-64. Провести измерения КСВН на всех частотах лабораторного задания при положениях переключателя «Сопротивление термистора» моста термисторного Я2М-64 150 Ом, 240 Ом и 400 Ом.

4.3.7Оформить графики зависимости коэффициента отражения от частоты

Г(f).

График № 1 – зависимости Г(f) для аттенюатора 6 дБ с нагрузкой КЗ и ХХ. График № 2 – зависимости Г(f) для аттенюатора 10 дБ с нагрузкой КЗ и ХХ. График № 3 – зависимости Г(f) для термисторной головки при трёх сопротив-

лениях моста термисторного.

4.3.8 Сформулировать выводы по результатам измерений, представленных на графиках № 1, 2, 3:

1)о разности значений результатов Г(f) для аттенюаторов при разных нагрузках с одинаковым модулем Г≈1;

2)о разности значений Г(f) для термисторных преобразователей.

7

Лабораторное задание №4/2

Измерение ослабления ступенчатого аттенюатора

1 Объект измерений

Ступенчатый аттенюатор ДН-1 с номинальными значениями ступеней 1, 2, 4,

4, 10, 20 дБ.

2 Схема лабораторной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 2.

3 , 5

1– линия коаксиальная;

2– головка детекторная;

3– ответвитель направленный;

4 – головка детекторная;

5–ответвитель направленный;

6– нагрузка согласованная;

7– измеряемый объект;

8– кабель соединительный ВЧ;

9– кабель соединительный ВЧ;

10– кабель соединительный.

I – калибровка; II – измерение.

ГКЧ – генератор качающейся частоты; Индикатор – прибор Я2Р-67.

Рис. 2 – Схема лабораторной установки для выполнения лабораторного задания №4/2

8

3 Варианты заданий

3.1 Каждый исполнитель проводит измерения в полосе (поддиапазоне) 700

МГц. Выбор полос согласно таблице 2.

Таблица 2

4 Измерительная задача

Определить систематическую погрешность панорамного измерителя Р2-54,

зависящую от значения измеряемого ослабления А.

Измерениям подлежат значения AИЗМ:

-для каждой из шести ступеней аттенюатора в отдельности;

-для одиннадцати сумм включённых ступеней:

1+2, 1+4, 2+4, 2+4+4, 2+10, 4+10, 4+4+10, 2+4+4+10, 2+4+20, 10+20,

2+4+4+10+20.

За результат AИЗМ принимается среднее значение ослабления в поддиапазоне,

рассчитываемое как среднее значение для двух крайних и одной средней частоты.

Таким образом должно быть получено 51 первичное значение ослабления A(fi) и

A AИЗМ АДЕЙСТВ . За AДЕЙСТВ принимаются номинальные значения ослаблений

ступеней и их комбинаций.

Окончательный результат представляется в виде графика зависимости A от

AИЗМ для 0 < AИЗМ < 40 дБ.

Процедура измерений

4.1 Исходное положение установки Нижняя частота полосы свиппирования 3,2 ± 0,05 ГГц;

Верхняя частота полосы свиппирования 5,6 ± 0,1 ГГц.

Положение линии "отсчёт": КСВН = ∞ (0 дБ).

9

Кнопка «F1 F2» нажата.

Измерительная установка собрана по варианту I рис. 2.

4.2 Порядок перехода от полосы 3,2 – 5,25 ГГц к полосе (поддиапазону) инди-

видуального задания

4.2.1Нажать кнопку «F1». Вращением ручки «F1,F0» установить, контролируя значение по индикатору, нижнюю частоту поддиапазона.

4.2.2Нажать кнопку «F2». Вращением ручки «F2, F» установить, контролируя значение по индикатору, верхнюю частоту поддиапазона.

4.2.2 Нажать кнопку «М1». Вращением ручки «М1» совместить метку М1 с ле-

вой границей экрана. Проконтролировать, что частота, на которой установлена метка, совпадает с нижней частотой поддиапазона.

4.2.3 Нажать кнопку «М2». Вращением ручки «М2» совместить метку М2 с

правой границей экрана. Проконтролировать, что частота, на которой установлена метка, совпадает с верхней частотой поддиапазона.

4.2.5 Вращая ручку «Калибровка», установить линию показаний отражённого напряжения (мощности) таким образом, чтобы максимальное и минимальное от-

клонения от линии «отсчёт» были приблизительно равны.

4.3 Порядок проведения измерений по индивидуальному заданию

4.3.1 Включить ступенчатый аттенюатор в схему измерительной установки

(вариант II рис. 2).

4.3.2 Включить секцию ослабления 1 дБ на ступенчатом аттенюаторе ДН-1.

Отсчитать и внести в таблицу значения на двух крайних и на средней частотах поддиапазона. Отключить секцию 1 дБ.

4.3.3 Включить секцию ослабления 2 дБ. Отсчитать и внести в таблицу значе-

ния на тех же частотах, внести значения в таблицу. Отключить секцию 2 дБ.

4.3.4 Выполнить операции 4.3.1, 4.3.2 для каждой отдельной ступени ступен-

чатого аттенюатора. Внести значения в таблицу.

4.3.5 Выполнить операции 4.3.1, 4.3.2 для сумм ступеней (перечислены в на-

чале раздела 4). Внести результаты в таблицу.

10