Циркулятора

Рассмотрим вначале как избежать ошибок, связанных с неидеальностью циркулятора. Сигнал, поступающий от согласованного СВЧ генератора в плечо 1 циркулятора (см. рис. 12), ответвляется в плечо 2 и далее попадает на подключенный к нему преобразователь. Сплошными линиями обозначено прямое, пунктирными - обратное прохождение сигнала. Отраженная от преобразователя волна и задержанные эхо-импульсы отводятся в плечо 3, откуда попадают в согласованный приемник с калиброванным аттенюатором на входе. При измерении ПП сначала регистрируется показание приемника, отвечающее первому эхо-импульсу. Затем возбуждающая система с пьезоэлементом удаляется, плечо 2 циркулятора закорачивается, и сигнал, ответвленный в плечо 3, с помощью аттенюатора доводится до уровня первого эхо-импульса. Введенное ослабление обычно принимается равным ПП. Однако оно может существенно отличаться от истинного значения ПП, поскольку у реального циркулятора из-за конечных “обратных потерь” в плечо 3, наряду с волной, отраженной от короткозамкнутого плеча 2, поступает

и волна из плеча 1. Таким образом, приемник регистрирует результат интерференции двух волн, разность фаз которых зависит от местоположения в плече 2 подвижного поршня, создающего короткое замыкание. Будем считать, что циркулятор симметричен и его достаточно охарактеризовать двумя параметрами a _пр и a _обр, показывающими, во сколько раз уменьшается амплитуда при прохождении через него волны в прямом и обратном направлениях. Если на подключенный к плечу 2 подвижный поршень падает волна с амплитудой | E₊ |, то от генератора к плечу 1 подходит СВЧ излучение с амплитудой | E₊| a _пр. Из плеча 1 в плечо 3, минуя 2, поступает незадержанный сигнал с амплитудой | E₊| a _пр/ a _обр. Туда же из плеча 2 проходит и незадержанная волна с амплитудой | E₊| / a _пр. В результате интерференции на выходе из плеча 3, в зависимости от положения поршня, амплитуда может принимать следующие экстремальные значения:

Если же к плечу 2 подключен преобразователь, то в плечо 3 приходят задержанные эхо-импульсы, которые ослаблены лишь из-за “прямых потерь” в циркуляторе. Исходный сигнал и эхо-импульсы разделены во времени и не могут интерферировать. В результате от первого эхо-импульса к аттенюатору подходит волна с амплитудой

где | E _{эхо, 1} | - истинная амплитуда ЭМ волны, возбужденной 1-ым эхо-импульсом. Из (96) и (97) следует выражение для максимального и минимального значения измеренных полных потерь

Чтобы правильно измерить величину полных потерь ПП, можно рекомендовать следующую методику. Отметив показания приемника, обусловленные первым эхо-импульсом, заменить исследуемый преобразователь поршнем и измерить с его помощью ПП_max ' и ПП_min '. Искомая величина, как следует из (98), может быть затем вычислена по формуле