Методика экспериментального исследования

Описание лабораторной установки и методики измерений

В лаборатории в трехсантиметровом диапазоне волн исследуются следующие устройства:

  • 1) два трехдырочных НО,
  • 2) два крестообразных НО,
  • 3) два двойных Т-образных моста:
    • а) без согласующих элементов;
    • б) с согласующей диафрагмой и винтом;
  • 4) два щелевых моста.

Измерение КС В при помощи механической измерительной линии. Степень согласования какого-либо плеча устройства оценивается величиной коэффициента отражения Г, = Su или коэффициента стоячей

волны (КСВ), определяемого следующим образом:

где ?/тах и Umm — соответственно напряжения в пучности и узле распределения поля в линии.

Для измерения КСВ /-й вход подсоединяется к фланцу измерительной линии через переход или без него, а остальные входы нагружаются на согласованные нагрузки (рис. 1.9). Измерительный усилитель подключается к детектору измерительной линии. На калиброванном аттенюаторе устанавливают такое ослабление, показания индикатора измерительного усилителя при котором составляют от 300 до 700 единиц. При перемещении каретки с зондом вдоль волновода на отрезке длиной более Хл/2 определяются минимальные и максимальные показания прибора amin и атах. Так как при малых сигналах детектор имеет квадратичную характеристику, КСВ определяется следующим образом:

Схема для измерения КСВ

Рис. 1.9. Схема для измерения КСВ

Измерение переходного ослабления и развязки. Измерение коэффициентов передачи Sik (переходных ослаблений или развязок) между двумя входами производится методом калиброванного аттенюатора. В учебной лаборатории используется аттенюатор поляризационного типа. Его ослабление не зависит от частоты и определяется углом поворота поглощающей пластинки в круглом волноводе, который через плавные переходы подключается к прямоугольным волноводам.

Изначально детекторная головка с усилителем подсоединяется непосредственно к выходному фланцу измерительной линии для калибровки (рис. 1.10). Ослабление аттенюатора устанавливается таким, чтобы значение показаний цифрового индикатора усилителя было равно 100—200 единиц. Следует запомнить это значение. Начальное затухание аттенюатора а0 должно составлять 40—50 дБ. Шкала аттенюатора спиральная. Значение ослабления аттенюатора определяется по перекрестью вертикальной линии и светлой полоски на шкале.

Схема соединений при калибровке

Рис. 1.10. Схема соединений при калибровке

Затем к выходному фланцу подсоединяется к-й вход исследуемого устройства (рис. 1.11), а детекторная секция — к /-му входу. С помощью аттенюатора необходимо добиться первоначальных показаний на дисплее цифрового индикатора. Записывается новое значение ослабления aik в децибелах. Тогда переходное ослабление в децибелах записывается следующим образом:

Схема измерения коэффициента ослабления

Рис. 1.11. Схема измерения коэффициента ослабления

Расчетное задание

Варианты расчетного задания приведены в табл. 1.1. Используются волноводы с поперечными размерами axb = 23x10 мм[1] [2].

Таблица 1.1

Варианты расчетного задания

Номер задания

1 и 5

2 и 6

3 и 7

4 и 8

Пункты расчетного задания

1а, 3, 4а

16,3,46

2а, 3,4а

26, 3, 46

  • 2. Для крестообразного НО рассчитать частоту/в мегагерцах, при которой теоретически достигается бесконечная направленность (из условия / = А,л /4) и переходное затухание на этой частоте по формуле (1.18):
  • 1) НО № 1 /,= 13 мм S = 1,5mm / = 11 мм;
  • 2) НО № 2 ? = 10 мм S = 3 мм / = 11 мм.
  • 3. По матрице рассеяния идеального двойного Т-образного моста рассчитать КСВ по входам 1, 2, 3, определить баланс плеч _/V34 и Nl2-
  • 4. Для щелевого волноводного моста по заданным длине щели и ширине общего участка рассчитать среднюю частоту его настройки в соответствии с формулой (1.29):
  • 1) Мост№1 /=32мм h = 44,8 мм;
  • 2) Мост№2 /=31мм h = 44,6 мм.
  • 5. Рассчитать матрицу рассеяния идеального двойного Т-образного моста с подключенной ко входу 3 нагрузкой, которая имеет коэффициент отражения Г, =0,259-0,058/.

Экспериментальная часть

В лаборатории экспериментально исследуются те же варианты волноводных устройств, параметры которых рассчитывались в расчетном задании. Порядок выполнения эксперимента следующий.

  • 1. Провести калибровку установки на частоте, рассчитанной в п. 1 или п. 2 расчетного задания.
  • 2. Выбрать НО в соответствии с вариантом расчетного задания. Методом калиброванного аттенюатора определить переходное ослабление С21 и С4, в децибелах, направленность N. Измерить КСВ на входе 1.
  • 3. Подсоединить плечо 1 (плечо Н) двойного Т-образного моста с согласующими элементами к измерительной линии. С помощью настроечного винта согласовать вход 1 (получить минимальный КСВ). При подаче сигнала поочередно в плечи 1 и 2 измерить в каждом случае КСВ, развязку с противоположным плечом (С2, или Сп) и коэффициенты ослабления при прохождении сигнала на боковые плечи. При подключении генератора ко входу 3 измерить КСВ и развязку с противоположным плечом С43. Определить баланс плеч моста Nn и /V34.
  • 4. Провести калибровку установки на частоте, рассчитанной в п. 4 расчетного задания.
  • 5. Подсоединить к измерительной линии щелевой волноводный мост (вход 1). Ко входам 3 и 4 подсоединить согласованные нагрузки, ко входу 2 — детекторную секцию. С помощью настроечного винта добиться минимума сигнала на индикаторе, что соответствует максимальной развязке плеч 1—2. Измерить КСВ входа 1, коэффициенты С21, С31, С41 в децибелах. Определить баланс плеч моста.
  • 6. Провести калибровку по методике п. 6 на частоте 9,375 ГГц. Ко входу 3 согласованного двойного Т-образного моста подключить несогласованную нагрузку. Измерить переходные ослабления С12, С14, С24 и КСВ по входам 1, 2, 4. Сравнить экспериментально полученные значения с расчетными данными из п. 5 расчетного задания.

Отчет о результатах эксперимента должен содержать:

  • 1) цель работы;
  • 2) схемы исследуемых устройств;
  • 3) схемы измерений;
  • 4) результаты расчетов и измерений;
  • 5) выводы по проделанной работе, содержащие сравнение расчетных и экспериментальных данных.

  • [1] Для трехдырочного НО рассчитать частоту/в мегагерцах, при которой теоретически достигается бесконечная направленность (из усло
  • [2] вия / = А.л /4) и переходное затухание на этой частоте по формуле (1.17):
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >