книги / Электрорадиоизмерения

рабочей точки А при измерении мощности СВЧ. С увели­ чением мощности рассеивания термистор нагревается, его сопротивление уменьшается, соответственно меньше ста­ новится и падение напряжения на нем.

Коаксиальная термисторная головка (рис. 12-22, а) представляет собой отрезок короткозамкнутой коаксиаль­ ной линии, во внутренний провод которого включен терми­ стор 7, служащий нагрузочным сопротивлением. По высо­ кой частоте цепь на конце линии замыкается через малую емкость зазора С между внутренним и наружным прово­ дами. Одновременно зазор дает возможность включить термистор в одно из плеч моста, постоянного или перемен­ ного тока. Для согласования термистора с волновым соп­ ротивлением передающей линии служит конусовидный пере­ ход /С. Реактивным шлейфом Ш компенсируется реактив­ ная составляющая сопротивления термистора.

Кмосту

Рис. 12-22. Коаксиальная (а) и волноводная (б) термисторные головки.

Волноводная термисторная головка (рис. 12-22, б) представляет собой замкнутый с одного конца волновод, через который в поперечном направлении проходит внутрен­ ний провод согласующей коаксиальной линии с включен­ ным в него термистором. Плунжеры Пг, Л2 и П3 служат для согласования волновода с его нагрузкой, т. е. тер­ мистором. Зазор С дает возможность включать термистор

визмерительный мост постоянного или переменного тока.

Внекоторых случаях в радиоизмерительной практике вместо термистора применяется болометр.

Вотличие от термистора болометр имеет положитель­ ный температурный коэффициент и представляет собой тонкую вольфрамовую или платиновую нить (диаметром порядка единиц микрометров), снабженную выводами,

запаянную в баллон, вакуумный или заполненный водо­ родом или аргоном.

Достоинством болометров является малая зависимость их сопротивления от температуры окружающей среды, простота изготовления и малая инерционность. Недостатки болометра: чувствительность к перегрузке и сравнительно большие размеры, что ограничивает их применение в сан­ тиметровом диапазоне, и низкая чувствительность.

около 200 Ом чувствительность равна примерно 4,5 Ом/мВт.

12-3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ СВЧ

Основным радиоизмерительным прибором для изме­ рения параметров линий передачи энергии СВЧ является измерительная линия, при помощи которой можно изме­ рять коэффициент отражения, коэффициент стоячей волны, полное сопротивление нагрузки и длину волны. Кроме того, измерительной линией можно определять полную проводимость нагрузки, исследовать объемные резонаторы и производить ряд других измерений.

Измерительная линия представляет собой отрезок коа­ ксиальной линии или волновода с двумя фланцами на

генератор СВЧ с эквивалентом нагрузки.

Между измерительной линией и генератором включен аттенюатор, предназначенный для уменьшения и регули­

работы генератора.

В наружном проводе коаксиальной измерительной линии (рис. 12-23, а) имеется продольная щель, через которую в линию вводится небольшой зонд /, являющийся эле­ ментом связи с линией головки 2. Степень связи должна быть такой, чтобы резонансная головка практически не влияла на электрический режим линии передачи энергии. С резонансной головкой, которая может настраиваться

помощи винта 8 и тем самым компенсировать эквивалентную реактивность, вносимую зондом в основной волновод. Для согласования детектора с волноводом служит плун­ жер 9. Выпрямленное детектором напряжение подается на микроамперметр или же в случае импульсно-модулирован- ных колебаний на специальный усилитель.

Примером измерительных линий промышленного тина являются приборы Р1-17 и Р1-20. Первый из них представляет собой коакси­ альную, а второй — волноводную измерительную линию.

Коаксиальная измерительная линия имеет следующие параметры:

Измерение КСВ и полного сопротивления нагрузки при помощи измерительной линии. Измерение коэффициента стоячей волны заключается в предварительном определе­ нии максимального и минимального значений напряжения вдоль измерительной линии и в последующем вычислении КСВ по формуле (12-1).

Если используемый в линии детектор линейный, то

кой системы, включенного в цепь детектора, соответствую­ щее UmKC и (/М1П|.

При использовании квадратичного детектора

( 12- 10)

Зная КСВ, можно определить модуль коэффициента отражения, пользуясь выражением (12-5).

В общем случае коэффициент отражения представляет собой комплексную величину, определяемую по формуле

( 12- 11)

где 0 — фазовый угол коэффициента отражения, т. е. угол сдвига фаз между отраженной U0 и падающей Uu волной напряжения в конце линии. Этот угол определяется через расстояние / от конца линии до первого минимума

напряжения, измеренное с помощью измерительной линии.

где р — фазовая постоянная; 1Х— положение (отсчет) первого минимума при коротко-

замкнутой линии; /2 — то же самое при подключенной нагрузке.

Полное сопротивление нагрузки может быть определено по формуле

Всвязи со сложностью данного выражения значение^,

т.е. его активную и реактивную составляющие, обычно определяют по круговой диаграмме (рис. 12-24) на основа­ нии предварительно измеренных КСВ и /.

Формула (12-13) соответствует выражению

Z = R + jx

или

(12-14)

и (12-14) соответствуют уравнениям окружности в коорди­

против часовой стрелки отложены значения угла р/, опре­ деляемого по формуле (12-12).

Заданному полному сопротивлению нагрузки линии с известным волновым сопротивлением соответствует опре­ деленная точка на круговой диаграмме и радиус, равный расстоянию между данной точкой и центром диаграммы, зависящей от КСВ данной линии, нагруженной на задан­ ное сопротивление.

Затем находим окружность реактивного сопротивления, обозначенную цифрой + 1. Точка пересечения найденных окружностей соответствует заданному полному сопротив­ лению нагрузки. Для определения КСВ и КБВ нужно из

имеющей волновое сопротивление р = 50 Ом, если в резуль­

вой стрелки, устанавливаем ее продольную среднюю линию в точке р/ = 30° и определяем координаты точки, соответ­ ствующие КСВ = 2,2, а именно:

больше изменение вводимого аттенюатора затухания для установки стрелки в первоначальное положение. Аттенюа­ тор КСВ можно проградуировать непосредственно в зна­ чениях коэффициента стоячей волны.

Метод рефлектометра для определения КСВ дает точ­ ность измерения порядка 5—10%.

12-4. ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

В диапазоне СВЧ непосредственно измеряют обычно не частоту, а длину волны. Для этой цели можно исполь­ зовать измерительную линию, устройство и принцип работы которой рассмотрены в предыдущем параграфе.

Среди приборов промышленного типа для измерения длины волны наибольшее распространение получили резо­

мой высокой точности измерения нужно применять методы непосредственного определения частоты или длины волны.

В диапазоне частот от 100 до 1000 МГц применяются резонансные частотомеры с контурами так называемого переходного типа.

Контур подобного частотомера (рис. 12-27) состоит из двухпластинчатого конденсатора переменной емкости и индуктивности, распределенной по ободу статора. На­ стройка контура в резонанс осуществляется одновременным изменением емкости и индуктивности. В качестве индика­ тора резонанса используется электронный вольтметр. Зна­ чительное перекрытие диапазона частот в контуре такого частотомера объясняется тем, что с увеличением емкости увеличивается также и индуктивность и наоборот.

На частотах свыше 1000 МГц применяются частотомеры с колебательным контуром в виде отрезка двухпроводной линии или с объемным резонатором.

Принцип действия частотомеров с 0тРезкоМ линии осно­ ван на том, что при подведении электромагнитной энергии к короткозамкнутой или разомкнутой Линии Н них созда­ ются стоячие волны электромагнитного поди, имеющие максимальную напряженность при Р^зоНННс^, который

Микрометрическое

в)

Рис. 12-28. Волномеры с отрезком коаксиаль­ ной линии.

чину Х/2. Таким образом, микрометрический винт, связанный с поршнем для изменения длины линии, можно проградуи­ ровать в значениях К или /.

На рис. 12-28 изображены резонансные частотомеры, использующие отрезок разомкнутой коаксиальной линии (рис. 12-28, а), короткозамкнутой (рис. 12-28, б) и нагру­ женной на емкость (рис. 12-28, в). В последнем случае