
- •0.1. Правила виконання лабораторних робіт
- •0.2. Основні правила техніки безпеки в лабораторії нвч
- •0.3. Вимоги щодо оформлення звіту з лабораторної роботи
- •Лабораторна робота №1
- •Загальні відомості
- •1.2. Вимірювання ксх навантажень
- •1.3. Вимірювання довжини хвилі у хвилеводі
- •1.4. Вимірювання повних опорів
- •1.5. Опис вимірювальної установки
- •1.6. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •1.7. Порядок виконання роботи
- •1.8. Контрольні запитання
- •1.9. Список використаної та рекомендованої літератури
- •1.10. Розв'язання практичних задач за допомогою кругової діаграми повних опорів (провідностей)
- •Лабораторна робота № 2
- •2.1. Загальні відомості
- •2.2. Потужність, що надходить у навантаження
- •2.3. Електрична міцність лінії при неузгодженому навантаженні
- •2.4. Втрати в лінії з неузгодженим навантаженням
- •2.5. Робота електронних приладів нвч при неузгодженому навантаженні
- •2.6. Методи та пристрої узгодження в трактах нвч
- •2.7. Узгодження за допомогою реактивних трансформаторів
- •2.8. Опис вимірювальної установки
- •2.9. Завдання на експериментальну і розрахункову частини
- •2.10. Порядок виконання роботи
- •2.11. Контрольні запитання
- •2.12. Розв'язання практичних задач
- •2.13. Список використаної та рекомендованої літератури
- •3.1. Загальні відомості
- •3.2. Опис вимірювальної установки
- •3.3. Завдання на експериментальну і розрахункову частини
- •3.4. Порядок виконання роботи
- •3.5. Контрольні запитання
- •3.6, Список використаної та рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота № 4
- •4.1. Загальні відомості
- •4.2. Щілинний хвилеводний міст
- •4.3. Подвійний хвилеводний трійник
- •4.4. Опис вимірювальної установка
- •4.5. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •4.6. Порядок виконання роботи
- •4.7. Контрольні запитання
- •4.8. Список використаної та рекомендованої літератури
- •5.1. Загальні відомості
- •5.2. Опис вимірювальної установки
- •5.3. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •5.4. Порядок виконання роботи
- •5.5. Контрольні запитання
- •5.6. Список використаної та рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота № 6
- •6.1. Загальні відомості
- •6.2. Властивості феритів. Резонансний феритовий вентиль
- •6.3. Опис вимірювальної установки. Методика вимірювання параметрів феритового резонансного вентиля
- •6.4. Завдання на експериментальну і розрахункову частини
- •6.5. Порядок виконання роботи
- •6.6. Контрольні запитання
- •Список використаної та рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота №7 дослідження хвилеводних смугових фільтрів
- •7.1. Загальні відомості
- •7.2 Принцип роботи і конструкції фільтрів
- •7.3. Порядок розрахунку смугового фільтра
- •7.4. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •Параметри основного фільтра
- •7.5. Опис вимірювальної установки і порядок виконання роботи
- •7.6. Контрольні запитання
- •7.7. Список використаної та рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота № 8 дослідження oб'ємних резонаторів нвч
- •8.1. Загальні відомості
- •8.2. Прохідний об'ємний резонатор
- •8.3. Опис вимірювальної установки
- •8.4. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •8.5. Порядок виконання роботи
- •8.6. Контрольні запитання
- •8.7. Список використаної та рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота №9 дослідження направленого відгалужувача
- •9.1. Загальні відомості
- •9.2. Опис вимірювальної установки
- •9.3. Завдання на експериментальну і розрахункову частини
- •9.4. Порядок виконання роботи а. Дослідження багатодіркового відгалужувача
- •9.5. Контрольні запитання
- •9.6. Список використаної та рекомендованої літератури
- •Дослідження фільтрів нижніх частот на смужкових лініях
- •10.1. Загальні відомості
- •10.1.1. Несиметрична смужкова лінія передачі (нсл)
- •10.1.2. Мікросмужкова лінія (мсл)
- •10.2. Порядок розрахунку фільтрів нижніх частот (фнч)
- •10.3. Реалізація еквівалентної схеми фнч у діапазоні нвч
- •10.4. Порядок розрахунку фнч для діапазону нвч
- •Вихідні дані для розрахунку фнч
- •10.5. Завдання на експериментальну та розрахункову частини
- •10.6. Порядок виконання роботи
- •Результати експерименту
- •10.7. Контрольні запитання
- •10.8. Список використаної та рекомендованої літератури
- •11.1. Загальні відомості
- •11.2.Призначення і принцип дії короткозамкнутого рухомого навантаження нкп-8
- •11.3. Основні джерела похибок I задачі градуювання вимірювальної лінії
- •11.4. Розрахунок випадкових похибок при прямих вимірюваннях
- •11.5. Опис вимірювальної установки
- •11.6. Завдання на експериментальну частину
- •11.7. Порядок виконання роботи
- •Результати вимірювань
- •Результати вимірювань
- •11.8. Контрольні запитання
- •11.9. Список використаної та рекомендованої літератури
- •12.1. Загальні відомості
- •12.2. Основні характеристики атенюаторів
- •12.3. Методи вимірювання послаблення
- •12.3.1. Метод послідовного заміщення на нвч(рис. 12.1)
- •12.3.2. Метод паралельного заміщення на нвч (рис. 12.2)
- •12.3.3. Метод послідовного заміщання на проміжній частоті(супергетеродинний метод) (рис. 12.3)
- •12.4. Конструкція та принцип роботи поляризаційного атенюатора
- •12.5. Оцінка випадкових похибок прямих рівноточних вимірювань
- •12.6. Опис вимірювальної установки
- •12.7. Завдання до експериментальної та розрахункової частин
- •12.8. Порядок виконання роботи
- •12.9. Контрольні запитання
- •12.10. Список використаної та рекомендованої літератури
- •Додаток 1
- •Додаток 2
- •Д.2.1. Вступ
- •Д.2.2. Призначення
- •Д.2.3. Технічні дані
- •Параметра панорамного вимірювача ксхн
- •Д.2.5. Підготовка до роботи
- •Д.2.6.2. Встановлення рівня потужності гхч
- •Д.2.6.5. Режим роботи вимірювача
- •Д.2.6.6. Панорамне вимірювання ксхн I послаблення в смузі частот
- •Д.2.6.10. Додаткові можливості приладу
- •Д.2.6.11. Вимірювання в логарифмічному режимі
- •Д.2.6.13. Контрольний рівень
- •Д.2.6.14. Запис частотних характеристик на самописі
- •Д.2.6.15. Послаблення неузгоджених чотириполюсників
- •Генератор сигналів г4-ііі/6 д.3.1. Призначення
- •Д.3.2. Технічні дані
- •Д.3.3. Підготовка до роботи
- •Д.3.4. Порядок роботи д.3.4.1. Підготовка до проведення вимірювань
- •Д.3.4.2. Проведення вимірювань
- •Д.4.1. Призначення
- •Д.4.2. Технічні дані
- •Д.4.5. Підготовка до роботи
- •Д.4.6. Порядок роботи д.4.6.1. Підготовка до проведення вимірювань
- •Д.4.6.2. Проведення вимірювань
- •Сергій Володимирович Хуторненко
- •310070, Харків-70, вул. Чкалова, 17
- •310310, Харків-70, вул. Чкалова, 17
1.3. Вимірювання довжини хвилі у хвилеводі
Довжина хвилі у хвилеводі вимірюється за відстанню Lmin між сусідніми вузлами (мінімумами) напруги стоячої хвилі:
. (1.23)
На перший погляд метод досить простий. Проте існує ряд особливостей, які необхідно враховувати при вимірюванні. В усіх випадках, коли дозволяють умови вимірювання, Ах знаходять при короткозамкненому кінці лінії. Точне положення мінімуму напруги повинно визначатися методом "вилки". Положення мінімуму знаходять як середнє для двох положень зонда вздовж лінії (по обидва боки від мінімуму), при яких показання індикатора значно відрізняються від показань у мінімумі і однакові за величиною. Як правило, для відліку вибираються такі точки на кривій розподілу, де зміна напруги має максимальну крутість. Показання індикатора розраховують за співвідношенням:
, (1.24)
де К – виміряний КСХ у лінії;
АІ – величина двох однакових значень струму, за якими положення мінімуму визначатиметься з найменшою похибкою;
Amіn – величина струму детектора, що відповідає мінімуму напруги.
Похибку вимірювання довжини хвилі у відсотках можна оцінити за формулою:
, (1.25)
де Δl – похибка визначення положення зонда.
1.4. Вимірювання повних опорів
Повний опір пристрою НВЧ або елемента тракту – одна з найважливіших характеристик, яка дозволяє об’ективно судити про його властивості. Можна виділити два способи визначення повних опорів, що грунтуються на вимірюванні КСХ і фазового кута коефіцієнта відбиття.
Фазовий кут знаходять шляхом вимірювання відстані від площини приєднання досліджуваного навантаження до першого мінімуму стоячої хвилі у вимірювальній лінії. Практично зручно шукати величину зміщення мінімуму ℓ (рис. 1.4).
Визначивши
i
КСХ, можна розрахувати активну та
реактивну складові опору навантаження
(перший спосіб):
, (1.26)
, (1.27)
де β = 2π/λх;
К – коефіцієнт стоячої хвилі;
ZH – хвильовий опір лінії.
Рис. 1.4 Епюри напруги електричного поля в лінії: 1 – для лінії, яка має
навантаження ZH = 0; 2 – для лінії, яка має навантаження ZH·ZX
У випадку, коли в прямокутному хвилеводі поширюється хвиля основного типу Но, можна користуватись одним з означень хвильового опору, розрахованого як відношення квадрата максимальної амплітуди напруги до подвоєної потужності. Для повітряного заповнення розрахунок ведеться за формулою:
, (1,28)
де а і b – розміри широкої та вузької стінок хвилеводу;
λ – довжина хвилі у вільному просторі;
λх – довжина хвилі у хвилеводі.
На основі результатів вимірювання КСХ навантаження та зміщення мінімуму повний опір (і його складові) часто визначають іншим способом – за допомогою кругової діаграми опорів (рис. 1.5).
На круговій діаграмі нанесено три сімейства кривих:
1) кола R = const з центрами на вертикальній осі;
2) дуги кіл Х = const з центрами на горизонтальній осі;
3) концентричні кола КСХ = const з центрами в центрі діаграми.
Для зручності роботи в діаграмою масштаб КСХ = const наносять на прозору пластмасову лінійку, яка обертається навколо центра.
Кожній точці площини діаграма відповідає єдине конкретне значення комплексного опору, виражене у відносних одиницях (Z' = Z/Zx = R ± iX), і визначається точкою перетину перелічених кривих.
На зовнішньому колі діаграми вказано відстані до генератора (в частках довжини хвилі) і фазовий кут коефіцієнта відбиття (в градусах). Зовнішнє коло одиничного радіуса (з центром у точці R/Zх = 1) відповідає випадку, коли |Г| =1 або КСХ = ).
Рис. 1.5. Кругова діаграма повних опорів
Модуль коефіцієнта відбиття дорівнює одиниці при короткому замиканні, холостому ході або при чисто реактивному навантаженні лінії.
Точки холостого ходу і короткого замикання відповідають точкам перетину вертикальної осі із зовнішнім колом одиничного радіуса, і тому таке коло с геометричним місцем тільки реактивних опорів лінії. Права півплощина (див. рис. 1.5) відповідає позитивним, тобто індуктивним, ліва – ємнісним опорам.
Кола з центром у точці на вертикальній осі, позначеній одиницею, є лініями сталого КСХ або лініями сталого модуля коефіціента відбиття |Г|.
Сітка
з кривими R
=
const
і
X
=
const
являє
собою дві сім'ї взаємно ортогональних
кіл. Кола R
= const
мають одну спільну дотичну в точці, де
вхідний опір лінії передачі прямує до
нескінченності (Z
).
Центри цих кіл розміщені на дійсній
осі, а центри кіл X
= const
–
на прямій, паралельній уявній осі і яка
проходить через точку холостого ходу
Z
=
0.
Кола з КСХ = const (звичайно їх на діаграму не наносять) перетинають дійсну (вертикальну) вісь у точках, через які проходять кола з R = const, причому R = КСХ або R = 1/КСХ виражені у відносних одиницях. Це пояснюється тим, що величини опорів у максимумі та мінімумі стоячої хвилі дорівнюють відповідно:
, (1.29)
. (1.30)
Таким чином, для визначення кола заданого КСХ необхідно знайти відповідно кола R = const і провести з центра діаграми коло, дотичне до кола постійного активного опору.
За початок відліку кутів беруть точку R = X = 0, а шкалу кутів наносять на зовнішню сторону великого кола. Кути на зовнішньому колі виражають в одиницях l/λх, або в градусах фазового кута коефіцієнта відбиття, а всі вказані опори на діаграмі (в тому числі й опори навантаження ZH) – у відносних одиницях (відносно хвильового опору лінії Zx) [1]:
, (1.31)
де Zх = 1 – хвильовий опір лінії передачі у відносних одиницях.
Тоді коефіцієнт відбиття навантаження можна обчислити за формулою:
. (1.32)
Розглянута полярна діаграма повних опорів універсальна і придатна для роботи з будь-якими передавальними лініями, якщо ця лінія збуджена на хвилі одного типу.
Координатна сітка діаграми може бути застосована для зображення повних провідностей у відносних одиницях:
, (1.33)
де
, (1.34)
. (1.35)
При використанні діаграми для визначення провідностей залишаються в силі всі числові позначення. Змінюється тільки фізичний зміст характерних точок, наприклад, точка режиму холостого ходу (Zн = ) означає тепер режим короткого замикання (Zн = 0).
Для знаходження провідності за заданим опором достатньо перенести відповідну точку в діаметрально протилежну точку на колі даного КСХ.