Контрольні запитання

1. Яка конструкція Т-моста?

2. Яким чином досягається узгодження в Е- і Н-плечах?

3. Які фізичні процеси лежать в основі властивостей Т-моста?

4. Як виглядає канонічна форма матриці розсіювання Т-моста і її фізичний зміст?

5. Які основні характеристики Т-моста?

6. Які основні параметри Т-моста?

7. Які типові значення основних параметрів Т-моста?

8. Яке призначення Т-мостів та основні схеми їх застосування?

Зміст звіту

1. Блок-схема вимірювальної установки з найменуванням блоків.

2. Результати вимірювань характеристик Т-моста у вигляді графіків і таблиці.

3. Значення абсолютної і відносної ширини смуги робочих частот.

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 4

ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВІДБИТТЯ ЗА ДОПОМОГОЮ ПОДВІЙНОГО Т-МОСТА

Мета роботи: ознайомлення з методикою вимірювання коефіцієнта відбиття за наявності еталонного навантаження; набуття навичок вимірювання коефіцієнта відбиття при використанні еталонного навантаження у вигляді узгодженого навантаження.

Склад вимірювальної установки та теорія вимірювань

Вимірювання коефіцієнта відбиття – важлива практична задача. Коефіцієнт відбиття дозволяє зробити висновок про ступінь узгодження, тобто ефективність передавання НВЧ енергії в навантаження, наявність стоячої хвилі, яка впливає на рівень сигналів, що можуть бути переданими по лінії НВЧ. Перетворення частотної залежності коефіцієнта відбиття за допомогою трансформації Фур’є в часову (просторову) область дозволяє локалізувати неоднорідності в НВЧ тракті, пристроях. На рис.4.1 показана мостова схема вимірювання коефіцієнта відбиття з використанням подвійного хвилевідного трійника.

Рис.4.1. Мостова схема вимірювання коефіцієнта відбиття

До Н-плеча подвійного хвилевідного трійника підключається генератор НВЧ коливань, до одного з бічних плечей – еталонне навантаження, до іншого – досліджуване навантаження, до Е-плеча – детекторна секція. Коефіцієнти відбиття від двох порівнюваних навантажень – еталонного (плече 2) і досліджуваного (плече 1) – можна виразити в такий спосіб:

, ,(4.1)

де а₁, а₂, b₁, b₂ – відповідно амплітуди електричного поля падаючих (вхідних) і відбитих (вихідних) хвиль для кожного з бічних плечей. Якщо міст збалансований, тобто відбита хвиля в Е-плечі відсутня (b₄ = 0) , то Г₁ = Г₂.

Розглянемо матричний вираз

, (4.2)

де – матриця розсіювання подвійного хвилевідного трійника, – матриця впливів, – матриця відгуків розглянутого пристрою. При а₄ = 0 випливає, що

. (4.3)

Для випадку b₄ = 0 завжди виконується а₄ = 0, незалежно від того, узгоджений детектор чи ні. Якщо міст збалансований (b₄ = 0, s₁₄  0), то з виразу (4.3) випливає, що а₁= а₂. За тих самих умов справедливо

, , (4.4)

З того, що а₁ = а₂, випливає b₁ = b₂. Отже, якщо міст збалансований, то співвідношення (4.1) правильні.

Замінивши в плечі 2 еталонне навантаження на погоджене , можна вимірювати модуль коефіцієнта відбиттяГ₁ у плечі 1. Завдяки узгодженню в плечах 2 і 4 (а₂ = а₄ = 0) і з огляду на те, що Г₁ = а₁ /b₁ з рівняння (4.2) одержуємо

. (4.5)

Згідно з цими ж рівняннями

звідки випливає

(4.6)

З виразів (4.5), (4.6) маємо

(4.7)

Тепер, щоб обчислити коефіцієнт відбиття Г₁, потрібно підставити значення елементів матриці розсіювання s_ij для подвійного Т-моста, а також визначити відношення b₄/a₃. Пряме вимірювання цієї величини провести важко. Простіше вимірити потужність P_д у плечі 4, якщо при цьому потужність P_г , що віддається генератором, залишається постійною, що може бути реалізовано практично. Із співвідношення (4.7) можна одержати такий вираз:

. (4.8)

Для випадку невеликої внутрішньої неузгодженості моста s₁₁  маємо

. (4.9)

У випадку використання цілком погодженого моста, у якого , ,маємо

. (4.10)

Отримане співвідношення дозволяє розрахувати Г₁ із задовільною точністю.