3. Методика измерения параметров ферритовых устройств свч

Рассматриваемые ферритовые устройства яаляются невзаимными четырех-, шести- или воеьмиполюсниками СВЧ. Их свойства описываются с помощью матрицы рассеяния, которая в общем случае имеет следующий вид:

Напомним, что диагональные коэффициенты S_ii имеют смысл коэффициентов отражения от i-го входа, а недиагональные – S_ik, i≠k коэффициентами передачи со входа "к" на вход “i". На рис. 4 были приведены матрицы идеальных устройств, которые полностью согласованы по всем входам (S_ii =0), обладали полной передачей в одном из направлении (S_k+1,k=1) и совершенной развязкой других каналов (S_ik = 0), (i ≠k+1). В реальных ферритовых устройствах модули коэффициентов передачи отличны от 0 или 1 и их величины определяются в децибелах

S_ik [дБ] = 20lg S_ik

Обычно прямое затухание составляет 0,1÷0,5 дБ, развязка или обратное затухание 20÷40 дБ, а коэффициенты отражения от входов |S_ii| = 0,05÷0,1.

Помимо коэффициентов матрицы рассеяния параметрами ферритовых устройств являются рабочая полоса частот, в которой прямое затухание развязки и коэффициенты отражения находятся в заданных пределах, и допустимый уровень мощности.

В данной лабораторной работе производится измерение модулей коэффициентов передачи ферритовых устройств методом калиброванного аттенюатора.

В начале детекторная секция подсоединяется непосредственно к калиброванному аттенюатору(рис.11).

Рисунок 11. Калибровка.

Ослабление аттенюатора устанавливается таким, чтобы значение показаний цифрового индикатора усилителя было равно 100-200 единиц. Следует запомнить это значение. Начальное затухание аттенюатора α₀ должно составлять 45÷50 дБ. Будьте внимательны. Шкала аттенюатора спиральная. Значение ослабления аттенюатора определяется по перекрестью вертикальной и горизонтальной линий на спиральной шкале (на рис.12 значение α₀ примерно равно 4,8дБ).

Рисунок 12.

Измерения проводятся по схеме, показанной на рис.13.

Рисунок 13. Схема измерения модуля коэффициента передачи S_ik.

Для измерения модуля коэффициент передачи S_ik к калиброванному аттенюатору подсоединяется вход «к» исследуемого устройства. На входе "i" устанавливается детекторная секция. Все оставшиеся свободные входы закрываются согласованными поглощающими нагрузками. С помощью калиброванного аттенюатора добиваются значения показаний цифрового индикатора равным значению при калибровке(100-200 единиц). По шкале аттенюатора определяется новое значение ослабления α_i[дБ]. Тогда

S_ik[дБ]= α₁[дБ] - α₀[дБ]

Далее детекторная головка подсоединяется к другому входу и измерения повторяются. Таким образом, чтобы определить все коэффициенты, необходимо для вентиля сделать 2 измерения, для У -циркулятора - 6 измерений, для X - циркулятора - 12 измерений.

Коммутатор исследуется в двух режимах: 1) прохождение сиг­нала на вход 2 (вход 3 отключен); 2) прохождение сигнала на вход 3 (вход 2 отключен). Настройка коммутатора в режим 1 производится следующим образом: вход 1 подсоединяется к генератору, вход 3 - к детекторной секции, вход 2 нагружен на поглотитель; обмотка соленоида подключается к выпрямителю; изменяя ток в обмотке с помощью регулятора, установленного на панели выпрямителя, добиваются минимума сигнала на входе 3 (т.е. минимума показаний цифрового индикатора). При настройке необходимо помнить, что в режиме 1 магнитное поле соленоида должно компенсировать остаточное намагничивание феррита. Поэтому, если при подаче тока сигнал на входе 3 не уменьшается, а увеличивается, нужно изменить полярность тока в обмотке. Настройка в режим 2 осуществляется аналогичным образом, но детекторная секция вначале подсоединяется на вход 2, где, увеличивая ток в обмотке, добиваются минимума сигнала. Само измерение модулей коэффициентов передачи в каждом режиме работы коммутатора производится так же, как и для других устройств.