1.7. Порядок виконання роботи

1. Зібрати вимірювальний тракт НВЧ відповідно до рис. 1.6. До виходу вимірювальної лінії приєднати металеву пластину (лінія закорочена на кінці).

2. Увімкнути генератор для десятихвилинного прогріву.

3. Пересуваючи каретку, користуючись вимірювальною лінією, за допомогою методу вилки визначити положення двох мінімумів, розміщених поруч, і розрахувати довжину хвилі у хвилеводі.

4. Для вимірювання повного опору або провідності навантажень провести такі операції:

- визначити умовний кінець лінії, для чого до вихідного фланця лінії приєднати метелеву пластину і встановити положення першого мінімуму з боку вихідного фланця методом "вилки" (це положення і є умовним кінцем лінії);

- приєднати довихідного фланця лінії одне а конкретних навантажень;

- визначити відстань ℓ від умовного кінця лінії до першого мінімуму (використовуючи метод "вилки");

- виміряти КСХ навантаження.

Потім за формулами (1.26), (1.27) розрахувати складові R_H, Хн і повний опір досліджуваних навантажень.

Безпосередній відлік відстані від навантаження до першого вузла напруги незручний, а часто неможливий. Проте в однорідній передавальній лінії величини еквівалентних опорів повторюються через кожну півхвилю. Тому початок відліку припадає на ціле число півхвиль від навантаження. Для цього закорочують лінію в тому перерізі, де приєднується навантаження, і на вимірювальній лінії відмічають положення будь-якого вузла напруги. Під час приєднання навантаження відмічається зміщення вузла, величана якого с шуканою величиною (див. рас. 1.4). Зміщення вузла можна відлічити і в бік генератора (ℓ₁), і в бік навантаження (ℓ₂). Обчислюючи навантаження, наприклад за формулою (1.10), слід вважати величину ℓ₁ додатною, а ℓ₂ – від'ємною.

5. Користуючись круговою діаграмою, визначити складові R_H і Хн для всіх навантажень (три діафрагми – ємнісну, індуктивну, резонансну, а також поглинаюче навантаження).

1.8. Контрольні запитання

1. Що таке коефіцієнти відбиття біжучої та стоячої хвиль і від чого вони залежать?

2. Куди зсувається найближчий мінімум напруги в лінії відносно мінімуму напруги при короткому замиканні, чисто ємнісному, індуктивному і активному навантаженнях на кінці лінії?

3. Від чого залежить довжина хвилі у хвилеводі?

4. Що називається еквівалентним нормованим опором довгої лінії хвилеводу?

5. В чому полягають методи вимірювання повного опору наваг таження лінії?

6. На основі яких критеріїв здійснюється узгодження опору навантаження з хвильовим опором лінії?

7. Який принцип дії та конструкція вимірювальної лінії?

8. В чому полягає метод вимірювання повних опорів, оснований на застосуванні кругових діаграм?

1.9. Список використаної та рекомендованої літератури

Лебедев И.В. Техника а приборы СБЧ: В 2 т. М., 1970. Т.1. Стариков В.Д. Методы измерения на СВЧ с применением измерительных линий. М., 1972.

1.10. Розв'язання практичних задач за допомогою кругової діаграми повних опорів (провідностей)

Задача 1. Дано: опір навантаження Z_H = R_H + iXн, хвильовий опір лінії Z_x довжина ℓ_л і довжина хвилі в лінії λ_х

Знайти вхідний опір і величину КСХ (КБХ).

Розв'язання:

1. Визначаємо нормований опір навантаження:

2. На круговій діаграмі відмічаємо точку, яка відповідає знайденим значенням R'_н і Х'_н.

3. Покажчик діаграми ставимо так, щоб радіус, накреслений: на ньому, проходив через знайдену точку (початкове положення покажчика).

4. Повертаємо покажчик на кут, що відповідає довжині лінії ℓ_л/λ_х в бік генератора (за годинниковою стрілкою), і відмічаємо нову точку на колі, а також значення КСХ (КБХ).

Відповідні цій точці значення R і X є шуканими значеннями активної та реактивної складових нормованого вхідного опорулінії. Для одержання абсолютних значень опору необхідно знайдені значення помножити на Z_x.

Приклад. Дано: Z_x = 600 Oм; Z_Н = (300 + і300) Oм; λ_х = 30 мм; L_п = 36мм. Знайти Z_вх і КСХ (КБХ).

Розв'язання.

1. Дано Z_H = (0,5 + і0,5) Oм.

2. Відповідна точка діаграми лінії на колі КСХ = 2,63 (КБХ = 0,38). Обертовий покажчик, який проходить через знайдену точку, проходить і через відмітку 0,088 на зовнішньому колі діаграми.

3. Обертаємо покажчик від цього положення за годинниковою стрілкою на кут, який відповідає відстані ℓ_л/λ_х = 36/30 = 1,2. Оскільки криві опору вздовж лінії передані з півхвильовим періодом, то ціле число півхвиль виключаємо і поворот здійснюємо на довжину 0,2.

4.Нова відмітка на зовнішньому колі дорівнює 0,088 + 0,2 = 0,288. Шуканий опір знаходимо як точку перетину кола КСХ = 2,63 (КБХ = 0,38) зі стрілкою покажчика, яка проходить через відмітку 0,288.

5.Знайденій точці перетину відповідають R_BX і X_вх, які дорівнюють 2 та – і.

Відповідь: Z_6X = 2 – і; Z_BX = (2 – і)600 = (1200 – i600) Ом.

Задача 2. За даними задачі № 1 визначити опір у вузлі та в пучності напруги.

Розв’язання.

КСХ у попередній задачі дорівнює 2,63 (КБХ = 0,38). Коло КСХ = 2,63 перетинає вертикальну вісь у точках R' = 0,38 і R'= 2,6. Таким чином, опір у вузлі R_min= 0,38·600 = 228 Oм, а опір у пучності R_max = 2,6·600 = 1560 Ом.

Задача 3. Дано: вхідний опір лінії, довжина хвилі, хвильовий опір лінії, довжина лінії – Z_x = 100 Ом; Z_вx = (40 – і55) Ом; λ_х = 10 см; ℓ_л = 26,19 см. Визначити опір навантаження.

Задача розв'язується так само, як і задача № 1. Але, на відміну від задачі № 1, обертовий покажчик діаграми повертають у бік навантаження (проти годинникової стрілки).

Відповідь: Z_x = (180 – і100) Ом.

Задача 4. Положення вузла при короткому замиканні лінії визначено. Потім було ввімкнено навантаження і знайдено відстань від вузла при короткому замиканні до найближчого вузла при навантаженні (цю відстань в подальшому називатимемо зміщенням вузла відносно вузла при короткому замиканні).

Проведемо вимірювання КСХ (КБХ). Знайти опір навантаження при відомих λ_х і Z_X

а). Вузол при ввімкненні навантаження зсунувся відносно вузла при короткому замиканні у бік генератора на величину ℓ= 0,06 λ_х; КСХ = 3,0; Z_x = = 100 Ом.

Розв’язання.

Повертаємо обертовий покажчик діаграми проти годинникової стрілки (до навантаження) на кут, який відповідає відстані ℓ = 0,06 λ_х.

Нормований опір навантаження визначимо як точку перетину стрілки покажчика з колом КСХ = 3,0. Тоді Z'_H = (0,38 – і0,34). Помноживши Z'_H на Z_x, знаходимо Z_H.

Відповідь: Z_H= (38 – і34) Ом.

б) Вузол при ввімкненні навантаження зсунувся відносно вузла при короткому замиканні у бік навантаження на величину ℓ = 0,076·λ_х; КСХ = 5,7. Знайти нормований опір навантаження.

Розв’язання.

Повертаємо покажчик за годинниковою стрілкою (до генератора) на кут, що відповідає 0,076·λ_х. Знаходимо точку перетину лінії покажчика з колом КСХ = 5,7.

Відповідь: Z'_H = 0,22 + і0,5.