3. Методика и техника эксперимента

В работе проводится измерение полных нормированных сопротивлений волноводных устройств. Измеряется модуль и фаза коэффициента отражения волноводных устройств, по которым производится расчет активной и реактивной составляющих полного нормированного сопротивления. Исследование проводится на установке, структурная схема которой представлена на рис. 1. Сигнал генератора СВЧ 1 передается по коаксиальному кабелю в волновод прямоугольного поперечного сечения. К его выходному фланцу через развязывающий вентиль присоединена измерительная линия 2. Показания микроамперметра 3 измерительной линии связаны с напряженностью ( полным нормированным напряжением (9)) электрического поля в волноводе. К выходному фланцу измерительной линии присоединяются измеряемые волноводные двухполюсники (устройства оконечного типа) или четырехполюсники (устройства проходного типа) 4, оканчивающиеся согласованной нагрузкой.

Для проведения измерений измерительная линия должна быть откалибрована. Калибровка состоит из двух операций:

-нахождение "условного конца линии" ;

-определение связи показаний микроамперметра с величиной напряженности ( напряжения ) электрического поля в линии ( калибровка детектора ).

Калибровка линии производится следующим образом. Выходной фланец измерительной линии закорачивают металлической пластиной ( короткозамыкателем ). Выходным аттенюатором СВЧ генератора устанавливается необходимый уровень мощности при котором показания микроамперметра близки к верхнему пределу шкалы при помещении зонда измерительной линии в максимум напряженности поля. Перемещением каретки с зондом находится положение первого минимума напряжения в начале шкалы перемещений измерительной линии, которое в дальнейшем принимается за условный конец линии.

Для нахождения постоянной распространения измеряется расстояние между двумя соседними минимумами напряжения. При закороченном выходе в измерительной линии устанавливается чисто стоячая волна с распределением напряжения вдоль волновода по закону:

. (15)

Это напряжение через зонд измерительной линии оказывается приложенным к полупроводниковому СВЧ-диоду, выполняющему амплитудное детектирование. Вольт-амперная характеристика диода в общем случае не является линейной или квадратичной, поэтому для нахождения связи выходного тока детектора с детектируемым СВЧ-напряжением применяется калибровка детектора.

Калибровка детектора измерительной линии сводится к снятию показаний микроамперметра для нескольких положений зонда короткозамкнутой измерительной линии при перемещении на расстояние от минимума до максимума напряженности и расчету значений по формуле (15) при , где -показания микроамперметра в максимуме напряженности поля. В дальнейшем при измерениях уровень мощности генератора СВЧ необходимо оставлять неизменным.

При подключении вместо короткозамыкателя исследуемого устройства ближайший от в сторону генератора минимум напряжения займет положение . Изменение фазы коэффициента отражения при этом будет . Модуль коэффициента отражения устройства определится через коэффициент стоячей волны напряжения :

(16) где ; -полные нормированные напряжения в максимуме и минимуме.