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

4.3.6 Рассчитать среднее значение в поддиапазоне частот по формуле

AI Ai ( fi ) для каждой из измеренных ступеней ослабления (домашнее зада-

3

ние), внести в таблицу.

4.3.7 Определить погрешность измерителя ослаблений Р2-54 в указанном индивидуальном поддиапазоне частот A[дБ] AИЗМ AДЕЙСТВ .

За АИЗМ принимается значение A , полученное в 4.3.6.

За АДЕЙСТВ принимается сумма номинальных ослаблений ступеней (Домашнее задание).

Рекомендация по выполнению измерений

Рекомендуется, чтобы линия показаний отражённого напряжения (мощности)

располагалась при измерениях приблизительно посередине экрана. Для этого при необходимости пользуйтесь ступенчатым переключателем «Пределы». Если поло-

жение переключателя «Пределы» отлично от нуля, то к измеренному значению ос-

лабления требуется прибавить значение, на которое установлен переключатель

«Пределы».

11

Перечень вопросов к сдаче лабораторной работы

1.Что является мерой ослаблений в ПИКО на сверх высоких частотах.

2.Что является мерой коэффициента отражения (КО) (КСВН)? Чему равно номи-

нальное значение меры КО?

3.Что является мерой частоты в ПИКО?

4.При каких условиях меру КО в виде открытого выхода коаксиальной линии (холо-

стой ход) нельзя применять?

При какой частоте нельзя применять линию с размерами 7x3,04 мм? С разме-

рами 16x7 мм, 16x4,56 мм (75 Ом)?

5.Перечислить линейные преобразования напряжения СВЧ в ПИКО.

6.Перечислить нелинейные преобразования СВЧ напряжения в коаксиальном ПИКО.

7.Перечислить масштабные преобразователи напряжения (мощности) СВЧ в ПИКО.

8.Нарисовать форму напряжения в зависимости от времени на входе диодного пре-

образователя (детектора).

9.Какие величины сравниваются между собой, когда:

а) устанавливается уровень 2 милливольта;

б) устанавливается линия «калибровка»;

в) устанавливают в определённое положение ручку «отсчёт»?

10.Значение какой величины изменяется в схеме прибора при вращении ручек:

11.С какой целью в ПИКО применяется режим АРМ?

12.Нарисовать форму спектра сигнала на выходе ГКЧ при его работе:

-на фиксированной частоте;

-в диапазоне частот от F1 до F2.

13.Нарисовать зависимость напряжения от времени на выходе детектора.

14. Каким способом поддерживается уровень напряжения СВЧ падающей волны

постоянным в полосе частот?

12

Перечислить причины отклонения напряжения от постоянного значения.

15.Значения какой величины используются в качестве меры действительных значений коэффициента отражения и ослабления после того как ПИКО откалиброван по ме-

рам на сверхвысоких частотах?

16.Измерить КСВН аттенюатора, когда его выход не нагружен (холостой ход) и

нагружен на согласованную нагрузку?

Ослабление аттенюатора 10 дБ, 20дБ, 30 дБ.

Рассчитать значения КСВН на основе формул.

17. Шкала ослаблений 20 дБ и КСВН = 1,2 одна и та же, они соответствуют друг другу. Объяснить при помощи формул для расчёта амплитуд волн СВЧ напряже-

ния.

18.С какой целью в ПИКО применяется амплитудная модуляция напряжения СВЧ?

Объяснить преимущества. За счёт чего уменьшается погрешность измерения?

19.Дать определения ослабления как измеряемой величины в разах, в децибелах.

Какие составные части в ПИКО являются измерителями проходящей мощности,

падающей мощности?

20. Зависимости переходного ослабления С[дБ] направленных ответвителей падаю-

щей и отраженной волн (в ПИКО в полосе частот на рисунках а/б). Чему равна максимальная относительная погрешность измерения КСВН в %, ослабления в дБ.

21.Нарисовать на клетчатой бумаге и описать формулой зависимость коэффициен-

та преобразования диодного преобразователя от напряжения СВЧ.

22.При калибровке ПИКО по коэффициенту отражения на экране линия как на ри-

сунке:

13

а) не прямая;

б) имеет наклон.

Вопрос:

а) почему есть периодичность;

б) почему есть наклон? 23. В режиме «пад» линия:

а) не идеально горизонтальна;

б) волнообразна.

Объяснить причину.

24.Нарисовать и описать формулой вольтамперную характеристику детектора

(на клетчатой бумаге).

14

16

Приложение

Устройство и работа измерителя КСВН и ослабления Р2-54

Принцип действия.

Структурные схемы измерения КСВН и ослабления приведены на рис.1,2.

В основу построения структурной схемы панорамного измерителя КСВН и ослабления положен принцип раздельного выделения и непосредственного детек-

тирования сигналов падающей и отражённой волн. Способ раздельного выделения падающей и отражённой волн заключается в следующем.

Сигнал, пропорциональный мощности, падающей на нагрузку, выделяется на-

правленным ответвителем (или мостовым рефлектометром)* падающей волны.

Сигнал, отражённый от исследуемой нагрузки, выделяется направленным ответви-

телем (или мостовым рефлектометром1) отражённой волны.

Коэффициент отражения определяется как отношение по формуле:

ρ UОТРАЖ ,

UПАД

где ρ – модуль коэффициента отражения по напряжению;

UОТРАЖ – амплитуда продетектированного напряжения отражённой волны;

UПАД – амплитуда продетектированного напряжения падающей волны.

Коэффициент стоячей волны (КСВН) связан с коэффициентом отражения соот-

ношением

КСВН= 11 ρρ .

СВЧ сигнал, поступающий на исследуемую нагрузку, промодулирован часто-

той 100 кГц. Ввиду этого, на входах детекторов, детектирующих сигналы, пропор-

циональные мощности отражённой и падающей волн, имеется напряжение часто-

той 100 кГц. Эти напряжения используются в индикаторе для определения изме-

ряемой величины.

1 Принцип рефлектометра – раздельное выделение сигналов, пропорциональных мощности падающей от генератора и отражённой от нагрузки (измеряемой) при измерении КСВН, или прошедшей через измеряемый четырёхполюсник (при измерении ослабления волн).

17

Из принципа работы всего комплекса следует, что в индикаторе должно осу-

ществляться усиление напряжений падающей и отражённой волн (на частоте моду-

ляции СВЧ сигнала), деление их, детектирование, визуальная индикация на экране ЭЛТ и непосредственный отсчёт по шкальному устройству. Кроме, того, в индика-

торе имеются схемы, обеспечивающие логарифмический режим работы, компенса-

цию неидентичности частотных характеристик СВЧ трактов, индикацию частотной метки, а также выдачи управляющих сигналов при работе с цифровым блоком.

Схема электрическая структурная, поясняющая принцип работы индикатора,

приведена на рис.3. Индикатор состоит из следующих основных узлов:

-усилителя отражённой волны;

-переключателя пределов;

-детектора синхронного;

-усилителя падающей волны;

-генератора;

-блока осциллографического;

-устройства шкального;

-источника питания.

Усилитель отражённой волны предназначен для усиления сигнала отражённой волны. Совместно с усилителем падающей волны в нём осуществляется деление сигнала отражённой волны. Таким образом, на выходе усилителя получается сиг-

нал, пропорциональный отношению напряжений на входах канала отражённой волны и канала падающей волны. Кроме того, в усилителе отражённой волны осу-

ществляется регулировка усиления при калибровке прибора.

Переключатель пределов измерения (ПРЕДЕЛЫ) предназначен для скачкооб-

разного изменения сигнала отражённой волны.

Синхронный детектор предназначен для дальнейшего усиления сигнала отра-

жённой волны и его детектирования.

Усилитель падающей волны предназначен для усиления сигнала падающей волны. Совместно с усилителем отражённой волны в нём осуществляется деление сигнала отражённой волны. Напряжение для системы АРМ снимается с усилителя падающей волны. Кроме того, в усилителе, падающей волны предусмотрена воз-

19

можность электрического управления коэффициентом усиления. Напряжение,

управляющее коэффициентом усиления, поступает от генератора.

Генератор вырабатывает напряжение, форма которого может быть установлена по необходимости. Для этого на генератор подаётся напряжение, управляющее часто-

той ГКЧ. Регулировкой формы выходного напряжения генератора программирует-

ся измерение коэффициента усиления усилителя падающей волны во время перио-

да перестройки частоты ГКЧ.

20