Навигация
Панорамные измерители КСВ и полного сопротивления
42990
знаков
6
таблиц
13
изображений
3. Панорамные измерители КСВ и полного сопротивления
Панорамный измеритель КСВ состоит из генератора качающейся частоты (свип-генератора), измерителя отношения напряжений с направленным ответвителем и осциллографического прибора (рис. 12). Принцип работы прибора заключается в выделении сигнала, пропорционального мощности отраженной волны и в последующем измерении отношения мощностей отраженной и падающей волн, которое равно квадрату модуля коэффициента отражения.
|
Рис. 12. |
Для реализации этого принципа следует включить два направленных ответвителя с диодными камерами между генератором и нагрузкой так, чтобы сигнал с квадратичного детектора одной диодной камеры был пропорционален падающей мощности Рп(f), а сигнал с детектора другой камеры был пропорционален отраженной от нагрузки мощности Ро(f). Эти сигналы через усилители подаются на измеритель отношений, на выходе которого получается напряжение, пропорциональное квадрату коэффициента отражения от нагрузки:
|
Рис. 13. |
(12)
После усиления это напряжение поступает в канал вертикального отклонения осциллографа. К горизонтальным пластинам осциллографа подводится напряжение от генератора, выполняющего функцию модулятора частоты генератора СВЧ. В результате на экране трубки наблюдается кривая зависимости квадрата коэффициента отражения от частоты (кривая 1 на рис. 13).
Для калибровки КСВ на некоторых частотах используют электронный коммутатор, который попеременно подает в канал вертикального отклонения либо усиленное выходное напряжение измерителя отношений, либо образцовое напряжение. В результате на экране на фоне кривой 1 видна светящаяся визирная линия 2. Меняя образцовое напряжение, добиваются совмещения визирной линии с интересующей точкой кривой 1. Значение КСВ в этой точке отсчитывают по шкале прибора, проградуированного в величинах КСВ, а частоту определяют с помощью встроенного частотомера.
Сложности в практической реализации схемы связаны с необходимостью применения свип-генератора с линейным изменением частоты в диапазоне свипирования, а также одинаковых или подобных переходных характеристик обоих направленных ответвителей и одинаковых или подобных характеристик диодных камер во всем рабочем диапазоне частот. Обычно в качестве свип-генератора применяют ЛОВ. Линейное изменение частоты в диапазоне свипирования достигается подачей на замедляющую систему лампы периодических импульсов экспоненциальной формы.
В другом варианте панорамного измерителя КСВ сигнал с диодной камеры ответвителя, пропорциональный амплитуде отраженной волны в тракте, подается непосредственно на вертикальные пластины осциллографа. Точность измерений теперь уже зависит от постоянства мощности свип-генератора во всем диапазоне свипирования. Для стабилизации изменений мощности сигнала, неизбежно имеющих место при частотной модуляции, в генераторе предусмотрен автоматический регулятор мощности. Часть ответвленной падающей мощности подается на вход схемы автоматического регулирования, где происходит ее сравнение с опорным напряжением. Вырабатываемый схемой сигнал ошибки поступает на первый анод ЛОВ (стабилизация с внутренним управлением) или на электрически управляемый аттенюатор (внешняя стабилизация), благодаря чему обеспечивается постоянный уровень мощности в полосе частот.
Таблица 3.
Параметры автоматических панорамных измерителей КСВ и ослабления.
| Тип прибора | Диапазон частот, ГГц | Полоса свипирования, МГц | Измерение КСВ | Измерение ослабления | ||
| Предел | погрешность, % (КСВ<2) | предел, ДВ | Погрешность, дБ | |||
| Предел | погрешность, % (КСВ<2) | предел, ДВ | Погрешность, дБ | |||
| Р2-36/1 Р2-37 Р2-38 Р2-40 Р2-43 Р2-45 Р2-32 | 0,625-1,25 1,07-2,1 2-4 2,6-4 5,55-8,33 8,15-12,42 11,55-6,66 | Максимально 1070, минимально 6,25 Максимально 2000, минимально 20 Максимально 5200, минимально 230 | 1,05-2 1,07-2 1,07-2 1,06-2 1,06-2 1,06-2 1,05-2 | 3 5 5 5 5 5 5 | 0-35 0-30 5 0-30 0-30 0-30 0-30 | 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А |
Панорамные измерители могут работать в режиме амплитудной модуляции импульсным напряжением прямоугольной формы с частотой 100 КГц. Наряду с периодической перестройкой частоты с разными периодами и с остановкой свипирования на выбранной частоте с автоматическим отсчетом возможна и ручная перестройка частоты при помощи частотомера со следящей установкой измеряемой величины.
Панорамные измерители КСВ позволяют измерять и ослабления, вносимые четырехполюсниками. Измерение ослабления сводится к определению отношения мощностей выходного и входного сигналов четырехполюсника.
Автоматические панорамные измерители КСВ и ослаблений, выпускаемые промышленностью, перекрывают частотный диапазон от 0,02 до 16,66 ГГц. Основные параметры некоторых из них приведены в табл. 3. В таблице А-ослабление, установленное по шкале аттенюаторов. Вход ВЧ-мощности у первых трех приборов коаксиальный, а у остальных - волноводный.
Другим типом автоматических измерителей являются панорамные измерителя полных сопротивлений и измерители комплексных коэффициентов передачи. Результаты измерений представляют в полярных или прямоугольных координатах на экране осциллографа 1В виде зависимости полного сопротивления исследуемого объекта в функции частоты.
Прибор состоит из трех блоков: свип-генератора, датчика полных сопротивлении и индикатора (рис. 14). Датчик полных сопротивлений представляет собой ВЧ-узел с четырьмя измерительными головками, с выхода которых снимаются НЧ-напряжения. Головки располагаются на расстоянии λв/8 друг от друга.
|
Рис. 14. |
Установим связь между сигналом на выходе квадратичного детектора измерительной головки и коэффициентом отражения в линии. Запишем напряжение на первом зонде в виде
(13)
где ψ=2kzz-ψн; z - расстояние между зондами и нагрузкой; ψн и |Г| -фаза и модуль коэффициента отражения от нагрузки. Представим напряжение на первом зонде так:
(14)
Тогда ток, проходящий через детектор с квадратичной характеристикой:
(15)
где b- постоянная величина. Ток через детектор, связанный с третьим зондом и отстоящий от первого на расстояние λв/2, равен
(16)
Соответственно токи через второй и четвертый детекторы
(17)
(18)
Измерительные головки должны быть настроены так, чтобы 
. Тогда на выходе вычитателя, связанного с первой и третьей измерительными головками, будет сигнал, определяемый выражением
(19)
а на выходе другого вычитателя, связанного .со второй и четвертой; измерительными головками, сигнал представится в виде
(20)
где k и k’-постоянные.
После усиления в соответствующих усилителях постоянного тока эти сигналы, сдвинутые по фазе на 90°, подаются на горизонтальные и вертикальные пластины осциллографа. Амплитуды их регулируются так, чтобы обеспечить равное отклонение луча в обоях направлениях. Значит, при изменении фазы коэффициента отражения на 360°, луч вычертит на экране окружность радиуса,. соответствующего модулю коэффициента отражения.
Если частота генератора меняется по линейному закону во времени, то меняется и комплексный коэффициент отражения от измеряемого объекта, т.е. меняются |Г|=F(f) и ψн=F(f). Луч вычерчивает кривую, радиальное отклонение которой пропорционально |Г|, а азимутальное положение соответствует ψн.
Точность измерения полного сопротивления в диапазоне частот зависит от идентичности четырех индикаторных устройств и стабильности выходной мощности частотно-модулированного генератора при изменении частоты.
Автоматический измеритель полных сопротивлений РК.4-10 рассчитан на диапазон частот 0,11-7 ГГц с пределами измерений фазового сдвига 0-360°, модуля коэффициента передачи 60 дБ и КСВ 1,02-2. Погрешность измерения фазового сдвига 3°, фазы коэффициента отражения 10°, КСВ 10% (при КСВ ≤2)
ЛИТЕРАТУРА:
1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М., Высшая школа, т. I, 1970, т, II, 1972.
2. Советов Н.М. Техника сверхвысоких частот. М., Высшая школа, 1976.
3. Коваленко В.Ф. Введение в технику сверхвысоких частот. М., Сов. радио, 1955.
4. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Справочник по элементам волноводной техники. М. –Л., Госэнергоиздат,1963.
5. Красюк Н.П., Дымович Н.Д. электродинамика и распространение радиоволн. М., Высшая школа, 1947.
6. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М., Сов. радио, 19557
7. Маттей Д.Л., Янг Л.Е., Джонс М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи: Пер. с англ. М., Связь, 1971.
Похожие работы
... организма. Длительное воздействие этих полей на человека приводит к снижению его работоспособности, негативно отражается на его здоровье. [7] 1.5 Биологические эффекты электромагнитного загрязнения окружающей среды Электромагнитное загрязнение – это разновидность антропогенного или природного физического загрязнения, возникающего при модификации электромагнитных свойств среды (под ...
... плана ФЭ. Большое разнообразие моделей РК приводит к необходимости использования разнообразных способов и технических средств для измерения их параметров. Как правило, статические и динамические параметры РК измеряют на разных технологических установках. Методы построения средств измерения для идентификации моделей РК могут быть сведены к следующим принципам, учитывающим особенности подключения ...
... , хотя изучение поведения бегущих волн в замкнутых системах представляет и чисто практический интерес. В настоящей работе проведено экспериментальное исследование поведения бегущих электромагнитных волн в волноводном тракте. Целью настоящей работы являлось исследование частотной зависимости амплитуды бегущей электромагнитной волны в кольцевом волноводном тракте. Для этого необходимо было решить ...
... ; 12+φг)+ 2|S11Г0|cos(φ2+2φ12+2φг+ φ11)], (5.6) а условием баланса будет: (5.7) 6 РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА РВК На рисунке 6.1 представлена структурная схема устройства, предназначенного для контроля электрической толщины радиопрозрачных диэлектрических стенок методом свободного пространства на отражение с использованием модулирующего ...
0 комментариев