книги / Электрорадиоизмерения

На таком же принципе основано измерение емкости с той лишь разницей, что известной величиной является не емкость, а сопротив­ ление. При измерении индуктивности вместо цепочки RC используется цепь, состоящая из измеряемой индуктивности и измерительного сопро­ тивления.

Выпускаемый нашей промышленностью вольтомметр ВК7-10А/1 имеет пределы измерения сопротивлений: 0,1 Ом — 1 кОм; 1,0 Ом — 10 кОм, 10 Ом — 100 кОм; 0,1 кОм— 1 МОм и основную погрешность

11-7. ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1.Какая разница между действующей индуктивностью и ее дейст­ вительным значением?

2.Нарисуйте схемы омметров с однорамочным измерительным механизмом и объясните, в каких случаях применяется каждая из них.

3.Почему шкала омметра нелинейна?

4.В чем заключаются преимущества омметров-логометров?

5.Исследуемая катушка индуктивностью около 20 мкГ имеет собственную емкость Ск порядка 10 пФ. На каких частотах нужно измерять Ск?

Ответ. На частотах меньше 4 МГц.

Определите эквивалентную и действительную индуктивности при условии, что измерение производилось на частоте 50 Гц.

его диэлектрика мостом с двойной регулировкой (рис. 11-15) элементы

новесия моста на частоте 1000 Гц было обеспечено при следующих величинах элементов схемы: С0 = 0,5 мкФ; R0 = 1 кОм; Rt = 4 кОм; R2 = 5 кОм.

Ответ. L = 1 Г; Q = 3,14.

10.Почему при измерении емкости и индуктивности резонансным методом необходимо связь брать как можно меньше?

11.Почему при использовании нулевых биений для индикации резонанса точность резонансного метода при измерении емкости и индуктивности повышается?

12.Что определяет пределы измерения емкости при помощи куметра?

13.Объясните, каким образом можно увеличить пределы изме­ рения емкости куметром.

14.Как должны быть выбраны в поддиапазонах частоты генера­ тора куметра, на которых производится измерение индуктивности методом непосредственного отсчета?

15.Объясните принцип действия цифрового измерителя сопро­ тивлений.

16.Выберите измерительные сопротивления и частоты у цифро­ вого измерителя емкости так, чтобы единица счета электронного счет­ чика соответствовала 1 пФ.

Г Л А В А Д В Е Н А Д Ц А Т А Я

ИЗМЕРЕНИЯ НА СВЧ

12-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Всвязи с быстрым развитием различных областей науки

итехники, например телевидения, связи, промышленной электроники и т. д., возрастает практическое значение радиоизмерений в диапазоне СВЧ.

Этот очень широкий диапазон частот лежит в пределах от 30 Мгц до 300 ГГц и может быть разделен на следующие поддиапазоны.

Метровые волны лежат в пределах от 10 до 1 м (частоты от 30 до 300 МГц).

Дециметровые волны соответствуют диапазону от 1 м до 10 см (частоты от 300 до 3000 МГц).

Сантиметровые волны занимают диапазон от 10 до 1 см (частоты от 3000 до 30 000 МГц).

Миллиметровые волны соответствуют длинам волн от

1см до 1 мм (частоты от 30 до 300 ГГц). Субмиллиметровыми волнами называются волны диа­

пазона от 0,1 до 1 мм, занимающего участок спектра час­ тот между миллиметровыми и длинными инфракрасными волнами (частоты от 300 до 3000 ГГц).

Линии передачи энергии, колебательные системы, эле­ менты связи и т. д. в радиоизмерительных и прочих устрой­ ствах диапазона СВЧ конструктивно значительно отлича­ ются от аналогичных устройств более низкочастотного диапазона.

В качестве линий передачи энергии диапазона СВЧ наи­ большее распространение получили коаксиальные линии и волноводы. Основными колебательными системами СВЧ являются отрезки линий и объемные резонаторы.

На конструкцию линий передачи энергии и колебатель­ ных контуров, а также на электрический режим в Них существенное влияние оказывает фактор соизмеримости

линейных размеров этих линий, их переходных устройств и других элементов с рабочей длиной волны.

Электрический режим работы линии передачи энергии СВЧ, коаксиального фидера или волновода может быть различным и зависит в основном от сопротивления нагрузки и степени согласования.

Существуют три основных электрических режима их работы (бегущей волны, стоячей волны и смешанный),

и, возвращаясь обратно к источнику, создает при сложе­ нии падающей и отраженной воли стоячие волны напря­ жения и тока.

Режим смешанных волн (рис. 12-1,г) получается в линии при Z ^ р и несогласованной нагрузке, когда часть энер­ гии, не потребляясь нагрузкой, возвращается к генера­ тору.

Если отрезки коаксиальной линии име!от разные попе­ речные размеры, но одинаковые волновые сопротивления, то они могут быть соединены переходной конической или ступенчатой секцией (рис. 12-3), не создающей отражения в месте перехода.

При соединении волновода с коаксиальной линией и наоборот наиболее часто используются переходы зондового или штыревого типа, изображенные на рис. 12-4. Такие переходы применяются при наличии в волноводе волны типа Я10, электрические силовые линии которой параллельны зонду или штырю. Согласование коаксиаль­ ной линии с волноводом производится изменением рас­ стояний 1Х и /2.

Рис. 12-2. Неподвижное (а) и вращающееся (б) сочленения коаксиаль­ ной линии.

Рис. 12-3. Коническая (а) и ступенчатая (б) переходные секции коак­ сиальных линий.

Переходные волноводные секции разных типов для сое­ динения различных элементов измерительных схем изо­ бражены на рис. 12-5, а — д. Эти секции предназначены для соединения волноводов разных сечений или даже форм, служат для поворота волноводов и их изгиба, а также для изменения плоскости поляризации электромагнитного поля.

Для соединения отдельных секций волноводного тракта одинакового сечения применяются неподвижные сочлене­ ния, представляющие собой фланцы простой или сложной конструкции (рис. 12-6) контактного (рис. 12-6, а) или дроссельного (рис. 12-6, б) типа. В первом из них электри­ ческий контакт осуществляется плотным соприкоснове­ нием плоской части фланцев, стягиваемых болтами; во

таким образом, энергия будет свободно проходить из одного волновода в другой.

Дроссельные соединения подобного типа могут быть не только неподвижными, но и вращающимися.

Короткозамыкснощие поршни. В различной радиоизмерительной аппаратуре СВЧ, например в резонансных частотомерах, согласующих устройствах и т. д., применя­ ются короткозамыкающие металлические коаксиальные и волноводные поршни.

Конструкция таких поршней в зависимости от предъ­ являемых к ним требований в отношении потерь в контак­ тах, искрения, необходимого отсутствия гальванического контакта может быть различной. В некоторых случаях

Рис. 12-6. Неподвижное контактное (а) и дроссель­ ное (б) соединения волноводов.

контакт обеспечивается при помощи тонких пружинящих лепестков или же используются поршни дроссельного типа. Иногда при определенном типе волны в круглом волноводе поршень выполняется в виде круглого диска, не имеющего гальванического контакта со стенками волно­ вода.

Компенсаторы неоднородностей и согласующие тран­ сформаторы фидеров и волноводов. В фидерных и волновод­ ных линиях могут быть различные неоднородности вслед­ ствие несовершенства переходных элементов, коррозии, плохих контактов и т. д., что вызывает отражение или поглощение передаваемой электромагнитной энергии.

Наиболее часто встречаются неоднородности, вызыва­ ющие отражение энергии, а не потери ее.

Действие неоднородностей, вызывающих отражение от них энергии, эквивалентно подключению к линии шунтиру­ ющего ее реактивного сопротивления соответствующей величины и знака. Для компенсации этого действия, т. е.

фрагма, изображенная на рис. 12-9, г, называется емко­ стно-индуктивной.

Если коаксиальные линии или волноводы, входящие в передающий тракт, имеют разные волновые сопротивле­ ния, то для согласования, т. е. для получения режима бегу­ щей волны в обеих линиях или волноводах, их соединяют между собой через согласующие устройства. Среди таких согласующих устройств наибольшее распространение полу­ чили раздвижные линии с реактивным шлейфом, двух­ шлейфовые трансформаторы и четвертьволновые транс­ форматоры (рис. 12-10).

вания коаксиальной линии с сопротивлением данной наг­ рузки Z,,. Согласование производится регулировкой рас­ стояний 1г и /2, в результате чего входное сопротивление раздвижной линии можно изменять в широких пределах.

Двухшлейфовые трансформаторы (рис. 12-Ю, б и в ) применяются для согласования как коаксиальных линий, так и волноводов. Для получения максимального коэффици­ ента трансформации, представляющего собой отношение

длины шлейфа с помощью их плунжеров.