|
|
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПЕЙ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИПОСТОЯННЫМИ
Основные соотношения
Основными параметрами линий передачи – коаксиального кабеля, полосковой линии, волновода – являются распределенные индуктивность, емкость, сопротивление и проводимость. Однако измерять погонные параметры неудобно, да это и не представляет практического интереса при эксплуатации. Характеризовать тракт с точки зрения распространения по нему электромагнитной энергии можно по вторичным параметрам. К ним относятся: 1. Волновое сопротивление
где R, L, С, G – распределенные сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость линии. На сверхвысоких частотах (СВЧ) R Волновое сопротивление
где Для основной волны прямоугольного волновода
где
где 2. Коэффициент распространения
где Если линия нагружена на несогласованное сопротивление, т.е. Коэффициент отражения на нагрузке (в конце линии)
где Так как вся картина возникающих в линии без потерь волн целиком определяется согласованностью нагрузки, то
На рис. 16.1, а – ж показано распределение напряженности поля вдоль линии для различных соотношений
В произвольной точке линии, отстоящей от начала отсчета на расстоянии l = x, отношение напряженности отраженной волны к падающей равно
т. е. полное сопротивление в любом сечении линии, отстоящем от начала отсчета на расстоянии l = x, определяется соотношением
Если полное сопротивление в каком-либо сечении линии известно, то с помощью этого соотношения можно найти полное сопротивление в любом другом сечении линии. Важно также отметить, что в точках минимума и максимума напряженности электрического поля сопротивление линии чисто активно
Аналогично Измерительная линия
На рис. 16.2 показана конструкция измерительной линии СВЧ. Она представляет собой отрезок волновода 1, посередине широкой стенки которого прорезана щель 2, в которую погружен зонд 3. Зонд можно рассматривать как штыревую приемную антенну, в активном сопротивлении которой наводится ЭДС от колебаний, распространяющихся по линии. Зонд является внутренним проводником отрезка короткозамкнутой коаксиальной линии – камеры зонда 4. Она представляет собой резонатор, настраиваемый на частоту колебаний в линии. Зонд имеет комплексное сопротивление
где
Колебания, возникающие в коаксиальном резонаторе камеры зонда, поступают во второй коаксиальный резонатор – секцию детектора 6, которая также может настраиваться короткозамыкателем 7, и через петлю связи – к детектору 8. Зонд с элементами настройки и детекторной секцией конструктивно объединяются в измерительную головку, которая может перемещаться вдоль линии. С помощью шкалы 9 производят отсчет положения зонда. Амплитуда ЭДС, наведенной в зонде, пропорциональна амплитуде напряженности электрического поля в точке погружения зонда. Точная зависимость тока в детекторе измерительной линии от напряженности поля обычно устанавливается экспериментально. Это называется калибровкой детектора измерительной линии. Приближенно можно считать, что детектор работает на начальном участке своей вольт-амперной характеристики и ток пропорционален квадрату напряженности поля в линии. Измерение длины волны
Измерение длины волны сводится к определению расстояния между двумя соседними минимумами напряженности электрического поля короткозамкнутой измерительной линии. Это расстояние равно Зная геометрические размеры волновода, можно определить
где с – скорость света в вакууме, равная 2,998 · 108 м/с Источником погрешности измерений являются ошибки при определении положения минимума по шкале измерительной линии, потери на излучение и затухание в линии, наличие неоднородностей в тракте, влияние температуры и влажности воздуха.
Измерение КСВ
Перемещая головку измерительной линии, можно по показаниям индикатора (прибора постоянного тока) выявить картину распределения напряженности поля вдоль измерительной линии. Учитывая квадратичность детектора,
где Следует заметить, что таким способом можно измерять лишь небольшие значения КСВ. При   ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
,
и 
, поэтому волновое сопротивление активно и равно 
.
, Ом коаксиальной линии может быть вычислено по формуле
,
– диэлектрическая проницаемость диэлектрика; D и d – диаметры внешнего и внутреннего проводников.
,
– длина волны в волноводе; 
– длина волны в свободном пространстве
,
– критическая длина волны, равная для колебаний типа 
удвоенному значению размера широкой стенки волновода (
).
,
– коэффициент затухания, определяющий потери энергии в линии на единицу длины; 
– коэффициент фазы, определяющий длину волны в линии и фазовую скорость распространения (коэффициент 
часто называют волновым числом).
, то часть энергии, распространяющейся в линии, отражается от нагрузки и в тракте СВЧ возникают как падающая, так и отраженная волны.
,
– напряженность падающей волны на нагрузке; 
– напряженность отраженной от нагрузки волны; 
– фазовый сдвиг между 
и 
и 
совпадают по фазе, в точках минимума они противоположны
; 
,
Коэффициентом бегущей волны 
называют отношение 
, а величина, обратная 
Эти коэффициенты однозначно связаны с модулем коэффициента отражения
Рис. 16.1. Распределение напряженности поля
,
.
.
, а входное сопротивление короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии определяется известным выражением
,
– волновое сопротивление; l – длина отрезка; 
Рис. 16.2. Измерительная линия
может быть любым реактивным сопротивлением от 
до + 
, в зависимости от длины, которая изменяется короткозамыкателем 5.
При настройке камеры зонда в резонанс с частотой колебаний, распространяющихся в тракте, напряженность электромагнитного поля в камере в Q раз превысит ЭДС, наводимую в зонде, а добротность коаксиальных резонаторов достаточно велика (Q > 10 000).
и, следовательно, 
.
,
3 · 108 м/с.
,
и 
– показание индикатора в минимуме и максимуме напряженности поля.
в значительной мере проявляется влияние проводимости зонда на напряженность поля в максимуме, и необходимо применять другие, более сложные методы определения КСВ.