Порядок выполнения эксперимента и его методика

8 9 10 11 12 13 14

1. Измерение параметров вентиля. Основными параметрами вентиля, характеризующими его работу, являются:

1) обратное затухание

(3.1)

2) прямое затухание

(3.2)

3) вентильное отношение

(3.3)

4) коэффициент бегущей волны КБВ

(3.4)

В приведенных соотношениях Р_вх1 и Р_вых2, - мощность, подаваемая на вход вентиля и мощность на выходе при его прямом включении;

Р_вх2 и Р_вых1 - мощность на входе и выходе при обратном включении вентиля.

Измерения параметров вентиля надо начинать с измерения обратного затухания. При этом направление стрелки на вентиле и направление движения сигнала от генератора противоположны. На выходе вентиля подсоединяется согласованная детекторная секция. Кабель от детекторной секции подключается к усилителю. Изменением затухания, вносимого эталонным аттенюатором, добиваются установки стрелки индикаторного прибора усилителя на любое деление его шкалы. Показание прибора и затухание, вносимое аттенюатором a_атт, записываются. После этого затухание аттенюатора увеличивают до максимального, вентиль от тракта отключается, а к измерительной линии подключается детекторная секция. Постепенным уменьшением затухания от аттенюатора добиваются прежних показаний индикатора. Затухание от аттенюатора a₁будет наибольшим,т.к. сигнал на вход детекторной секции поступает большой. Согласно (3.1) вычисляется a_обр.

После этого производится прямоевключение вентиля и аналогично производится измерение a_пр.

Измерение КБВ производится согласно тому, как описано в работе №1

(с учетом, что КБВ = 1 / КСВ) при прямом включении вентиля и при согласованной нагрузке на его выходе.

2. Измерение параметров циркулятора. В циркуляторе каждая пара каналов представляет собой вентиль, у которого согласно предыдущему надо измерить прямое и обратное затухание, для чего необходимо произвести два измерения. Таких вентильных пар три. Кроме того, надо промерить затухание эталонного аттенюатора a₁ при включении детекторной секции непосредственно на вход измерительной линии. Во время всех измерений следует поддерживать аттенюатором неизменными показания индикатора. Всего делается 7 изме-рений. На свободный канал подключается согласованная нагрузка.

Можно ввести индексы у затухания, вносимого эталонным аттенюатором, по правилу: первый индекс отмечает номер входа, второй - выхода. Если индексы следуют кольцевой перестановке 1®2®3®1, например a_12, a_23,a₃₁, то прямые затухания у циркулятора будут равны

(3.5)

так, что a_пр12= a₁ - a_12;a_пр23= a₁ - a₂₃; a_пр31 = a₁ - a₃₁. Обратные затухания соответственно равны a_обр21= a₁ - a_21;a_обр32= a₁ - a₃₂; a_обр13 = a₁ - a₁₃. Развязки между входами проводящим и непроводящим будут равны a_разв.23= a_пр12 - a_обр13;a_разв13= a_пр23 - a_обр21 и т. д_.

Как видно, для нахождения развязок между каналами новые измерения делать не надо: они определяются из прямых и обратных затуханий.

Для сокращения времени эксперимента следует при включении сигнала, например, на вход 1 делать два измерения, меняя местами на входе 3 и 2 согласованную нагрузку и детекторную секцию. При этом измеряется a₁₂и a₁₃. Затем при подаче сигнала на вход 2 измеряется сразу a₂₃и a₂₁и т.д. Предлагается заполнить табл.3.1 измеренных величин затуханий, вносимых эталонным аттенюатором для поддержания постоянных значений показаний индикатора, и по этим значениям определить три прямых затухания,три обратныхи три развязки между каналами.

Таблица 3.1

a_i, дБ	a₁₂, дБ	a₁₃, дБ	a₂₁, дБ	a₂₃, дБ	a₃₁, дБ	a₃₂, дБ

3. Измерение параметров переключателя производится при подключении его к выходу измерительной линии (рис.1.9). К каналу III (рис.3.9)

подключена согласованная поглощающая нагрузка. На выходах II и IV подключаются согласованная нагрузка и детекторная секция, которые меняются местами.

Производится измерение развязки между проводящим a₁₂и непроводящим a₁₄каналами при подаче сигнала на I вход путем изменения направления тока в обмотке соленоида. Производится 4 измерения, при которых находятся a₁₂ и a₁₄при двух направлениях тока и вычисляются два значения развязки между каналами a₂₄ = ½a₁₂ -a₁₄ ½. Значение тока должно быть около 27,4 мА. Чтобы точнее определить ток, при котором развязка наибольшая, предлагается измерить a₁₂ и a₁₄ при нескольких, ближних к указанному, значениях тока и найти ток наилучшей развязки.

Предлагается заполнить таблицу.

Таблица 3.2

J a	J₁⁺	J₁^-	J₂⁺	J₂^-	J₃⁺	J₃^-	J₄⁺	J₄^-	J₅⁺	J₅^-
a₁₄
a₁₂
a₂₄

Контрольные вопросы

1. Почему на СВЧ непригодны проводящие магнитные материалы? 2. В чем проявляются свойства анизотропии ферритов? 3. Какая волна может считаться волной с линейной, круговой, эллиптической поляризацией? 4. Как можно представить эти волны в виде суммы волн линейной поляризации? круговой поляризации? 5. Нарисуйте график зависимости действительной и модуля мнимой части магнитной проницаемости волн правого и левого кругового вращения в зависимости от величины подмагничивающего поля. 6. Каковы условия для возникновения эффекта Фарадея и в чем он заключается? Объясните причину этого явления. 7. Какая волна называется “обыкновенной" и какая “необыкновенной”? Что происходит при их сложении? 8. В чем заключается явление ферромагнитного резонанса? 9. Какая температура называется "точкой Кюри”? 10. Принцип работы вентилей: резонансного, на смещении поля? Каковыих основные параметры? 11. Какое устройство называется циркулятором и каковы его основные параметры? 12. Принцип работы поляризационного циркулятора и его конструкция. 13. Принцип работы Y-циркулятора. Его основные параметры. 14. Принцип работы фазового циркулятора. 15. Принцип работы электронного коммутатора, выполненного на основе поляризационного циркулятора. Его основные параметры. 16. Дайте описание принципиальной схемы установки. 17. Порядок выполнения измерений параметров вентиля: прямого и обратного затухания, КБВ. 18. Порядок выполнения измерений параметров циркулятора: прямого затухания, обратного затухания, развязки между каналами. 19. Порядок измерения максимальной развязки между каналами переключателя.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Генератор сигналов высокочастотный Г4-83 – предназначен для регулировки и проверки радиоэлектронной аппаратуры в диапазоне рабочих частот от 7500 до 10500 МГц. Выполняет функции источника СВЧ сигнала, калиброванного по частоте, уровню выходной мощности и по параметрам импульсной модуляции. Он может использоваться для проверки чувствительности приемных устройств, измерения параметров четырехполюсников, измерения динамического диапазона селективности приемных и анализирующих устройств, проверки полос пропускания трактов и приборов, проверки аттенюаторов, фильтров и других элементов тракта.

Генератор обеспечивает следующие виды работ:

- режим немодулированных колебаний (непрерывной генерации -НГ);

- внутреннюю и внешнюю амплитудно-импульсную модуляцию импульсами типа меандр;

- внешнюю амплитудно-импульсную модуляцию импульсами положительной и отрицательной полярности;

- внешнюю частотную модуляцию.

Генератор обеспечивает уровень мощности с разъема ВЫХОД, регулируемый в пределах от 10^-3 до 10^-15 Вт. С дополнительного разъема ВЫХОД mWI обеспечивается мощность не менее 50 дБ (от до Вт).

Принцип действия. Генератор состоит из следующих основных блоков: генератора СВЧ (на клистроне), модулятора, индикатора мощности и блока питания.

Генератор СВЧ является узлом прибора, определяющим его основные характеристики: диапазон частот, выходную мощность, качество импульсной модуляции. Генератор СВЧ имеет два регулируемых выхода сигнала: калиброванный ВЫХОД и некалиброванный выход мощности ВЫХОД mWI. Регулировка уровней мощности с выходов прибора ВЫХОД и ВЫХОД mWI осуществляется соответственно ручками, выведенными на переднюю панель.

Отсчет калиброванного уровня проводится по счетчиковой шкале в дБ относительно уровня 1 Вт.

Последняя значащая цифра отсчетной шкалы 0,1 дБ. Генератор СВЧ имеет самоотсчетную счетчиковую шкалу частот. Последняя значащая цифра соответствует единицам МГц.

Индикатор мощности представляет самостоятельный блок и позволяет контролировать выходную мощность генератора в диапазоне от минус 43дБ до минус 22дБ относительно 1 Вт.

Встроенный индикатор мощности состоит из термоэлектрического преобразователя, усилителя постоянного тока и индикатора со шкалой, прокалиброванной в дБ.

Блок модулятора обеспечивает работу генератора в режиме импульсной модуляции. Импульсный режим работы генератора СВЧ осуществляется с помощью модулятора подачей модулирующих напряжений в цепь отражателя клистрона.

Порядок работы. Перед включением генератора рекомендуется установить аттенюатор в положение 40дБ, неиспользуемый выход нагрузить на согласованную нагрузку или закрыть заглушкой, при этом ручка установки выхода должна быть выведена.

Тумблер СЕТЬ ВКЛ. переключить в верхнее положение. При этом должна загореться сигнальная лампочка.

Прогреть генератор не менее 10 минут. Установить ручкой, связанной со шкалой МНz, требуемую частоту. Установить переключатель рода работ в положение НГ нажатием соответствующей кнопки (этот режим используется во всех лабораторных работах).

2. Измерительная линия предназначена для измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) в устройствах, которые имеют вход на основе стан-дартных прямоугольных волноводов. Она представляет собой отрезок волновода с узкой щелью, прорезанной вдоль его оси. Через щель внутрь волновода помещен электрический зонд (штырь), соединенный с измерительной головкой и передвигаемый вдоль щели с помощью каретки (рис.П.1).

В процессе измерений, передвигая зонд, снимают картину распределения электрического поля вдоль линии. Перемещение зонда измерительной линии калибровано, и его положение отсчитывается с помощью специальной линейки или микрометрического устройства. Расстояние между двумя соседними минимумами (рис. П.I) равно половине длины волны, а отношение максимума к минимуму электрического поля определяет КСВ =Емакс/Емин.

Измерительная головка состоит из резонатора и детектора. Энергия из волновода в резонатор отбирается зондом, глубина погружения в волновод которого регулируется специальным винтом. Настройка производится по наибольшему значению показаний индикаторного прибора усилителя.

Для уменьшения влияния зонда на режим работы линии резонатор настраивается в резонанс (по максимальному значению показаний индикаторного прибора усилителя). Энергия из резонатора поступает в детекторную секцию (встроенную), рабочим элементом которой является диод. С выхода встроенной детекторной секции низкочастотный сигнал (в случае модулированного по амплитуде СВЧ сигнала) или постоянное напряжение (при отсутствии модуляции) подается на усилитель.

3. Детекторная секция. Детекторы предназначены для преобразования (детектирования) модулированного радиосигнала в низкочастотный сигнал, который поступает на вход измерителя (усилителя). Детектирование основано на применении нелинейных устройств, функции которых на СВЧ выполняют

полупроводниковые диоды. Конструкции детекторов, используемых на СВЧ, принято называть детекторными секциями (головками). Они представляют собой отрезок волновода (или коаксиальной линии), снабженный устройством для включения диода (рис.П.2). Детекторная секция согласуется с входной высокочастотной линией при помощи поршня. Выходная коаксиальная линия подсоединяется к усилителю и имеет блокировочный конденсатор (или высокочастотный дроссель) для предотвращения просачивания высокочастотной энергии в цепь постоянного тока. Держатель диода выполнен в виде закороченного на конце полуволнового коаксиального дросселя.

Для реализации более широкой полосы согласования высота волновода плавно уменьшается, т.е. волноводная детекторная секция в этом случае представляет собой короткозамкнутый отрезок волновода с клином, расположенным на широкой стенке, и диодом, расположенным в коаксиальном волноводе (рис.П.3).