Ed_lab

МПРопределяетсядлинрез йнатора

l идиэлектрпроническойцаемостью

под.Дляожкиинрейногозонаторарис(.

2.2)

f0

=

nc

,

(2.1)

2l

εэф

где n = 1, 2,… – числополуволн,ук

ладывающихсянадлинерезонатора

; εэф –

эффективнаядиэлектрпроническаяцаемость

микрополосковойлиниина

основекоторойсделанрезонатор

.

Рис. 2.2

Нагруждобротностьаяезопределяетсянаторакак

Q = f0 Df , где

Df – ширина резонанснойкр,измевойпоу еновдБ3отмаксимуманаяю

мощно,запаврезостиеннатореой

.ДляМПРхарактерны

относительно не-

высокие значения добротности(100

…500)Основныепреимущества. МПР

–

миниатюрность,совместлинпередачиСВЧямимостьактив

нымипл

а-

нарнымиэлементами(

т.к. диод,транзисторами.д.).

2.2Описание. экспериментальнойустановки

Блок-схема экспериментальнойустановкидляисследовандисперсияи

микрополосковойлинии

покнриса. зана

2.3. Дляизмерениядлиныволны

ГЕНЕРАТОР

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ

ИНДИКАТОР

СВЧ

ЛИНИЯ

Рис .2.3

МПЛисполь

зуетсяизмерительнаялиниярис(.

2.4)Микрополосковая. изм

е-

рительная линияпредставляетсобойМПЛметалличэкран,покотеском

о-

11

ромускользиткаретказонд,связ

аннаясизмерительнойлинейкой.Сигнал,

снятыйизмеритлини,черезд льнойтекпоступаетор

навходиндикатора.

Дляизмехаренактемикяррезонатораопистикиспользлоскового

у-

етсяпанорамныйизмеритель

коэффициентастоячейволны(

КСВ) иослабл е-

ний – прибор,предназначендлянаблюденияэкранеизмчыйрения

а-

Коаксиальный

вых

Каретка

зонда

Зонд

Волновод

МПЛ

Рис .2.4

стотныхзависимостейКСВослабл

ениймодуля( коэффициентаперед

а-

Отр.

чи/коэффициентаотражения

)Пр.

и-

2

Пад.

бобеспечиваер тизмерениеКСВв

8

пределахот1до.60.

0 и обеспечива-

АРМ

6

етизмерениекоэффициентаперед

а-

6

6

чичетыре

хполюсниковотдо0

–40

1

7

3

дБ.Частотныйдиапазон

прибора ле-

4

житвдиапазонеотдо110

ГГц

а

(опредсменнымиляемом

СВЧ-

Прош.

блоками).

2

Схеизмустаноерительной

в-

АРМ

Пад.

8

8

киврежимеизмеренияКСВх

а-

6

6

рактперпокистикиедначизана

1

7

6

рис.

2.5, а и2.5

, б соответственно.

3

ПанорамныйизмерительКСВ

5

состоитизследующихосновных

б

12

Рис. 2.5

блоковиузлов:генераторакач

ающейсячастоты1,индикатораКСВосла

б-

лений2блоканапраотвленныхетв

ителей3

– 5сСВЧ -детекторами8.

ПринципдействияпанорамногоизмеренияКСВсовстоитледующем.

ГенераторСВЧвырабатывает1

СВЧ-колебаниясчастотой,изменяющейся

попилообразно музако.Значенияачальнойуконечнчастотустанавлй

и-

ваютсяручками«

F1F0»и«

F2 F»,располагнапереднейпанелющимися

генератора.МощностьСВЧпоступаетнаблокнапратвленныхетвителей3

и4 .Напраответвиленный3 частьмощностив,пьяет

ропорцио-

нальнуюпадамощностищей

, инаправляетдетектор

8.Направленныйо

т-

ветвитответвляет4 частьотраженнойльобъектаисследованиямощн7

о-

стинаправляетдетектор

8.Сигналы,соответствующие

значениями пада-

ющейиотражемощностей,последеной

тектированияподаютсяиндик

а-

торныйблок.Виндикаторнблокепроизвом

дятсяусисравнлениение

двухсигналов.Врезультате

, определяется отношение

Г

=Uотр

Uпад ип о-

даетсянаинд.Прикаторзмечастотынэкранеениипоявляетсязавис

и-

мость|

Г|частоты.Дляудобстваизмереншкиндлапроградуикаторай

и-

рованаединицахКСВпереключаприизменпределовизмеренийниится

переключателемПред« »Механ. лывизшкалыисовмещенныйческий

нимэлектронныйвизир,представлсобойсветящуюсяющий

линиюна

экранеиндикатора,перемеща

ютспомощьюяручкиОтсчет« ».

Блок-схемаустдляизмеренновкичастотнойзавикоэффясимости

и-

циентапередпокнриса.чизана

2.5, б.Напраотвеотве5ленныйитель

в-

ляетчастьмощности,прошедшейчерезисследуемыйэл

ементСВЧ

-тракта7,

инаправляетдетектор.Поступиндиблоквшиекаторнсигналы2 ,соо й

т-

ветствующиемощностипадающейпрошедшейобрабатываются, лн

блокев2,результатечегонаэкраиндикатораеаблюдАЧХисследуется

е-

могоэлементаСВЧ

-тракта.

2.3Поряд. выпработылненияк

2.3.1. Исследовамикрополосковойлиние

1Собрать. схему

показанную рис. 2.3:

§

соединитьСВЧ

-кабелемвыходгенератораивходизмерительной

и-

нии;

§

соединитьвыходдетекторно

йголовкиизмерител

ьнойлиниис

входом

измерительного прибора(

индикатора:

осциллографаилим лливольтметра).

13

2.Включитьприборы

ид

атьпро гретьсямин5

.

3.Установирежимработыгенератораь

.

4.Установитьнужнуючастотуминималь( частотудиапазонаге уюерат

о-

ра).

5. Установитькар

еткузондаизмеритлиниивсрположениеднеельной.

6.Ручкаминастройкигенерачаст( ,мощность(тара

-dB))иголовкидете

к-

тораполучитьсигнализмеприборе. тельном

7.Вращаяручкунониусаизмерительнойлинии

, снятьраспределениеампл

и-

тудыстоячейв

олнывдольМПЛ.

8Проделать. те

жеизменадрчастотеугойенияна(максимальнойчастоте

диапазонагенератора).

2.3.2. Измехарактениемикропрезонатораистиклоскового

1Подгот. крабустановкудлятевитьизмеренияха

рактеристикМПР:

§

установитьручки

правлениянапереднейпанеГКЧследующие

положения:

- ручку «F1 F0» влевое,аручку

«F2 F» вправоекрайнееполож

ение;

-

ручкуУровень« »крайнеепра

воеположение;

-

переключатель «Внеш.»

вположениеАМ«»

;

-

переключательВр«.Перестройки

S»вположение0,08;

-

переключательРежим«

стройки»вположениеВнутр«.»;

§

установитьорганыуправлнаперпаеднейияел

ииндикатораКСВН

ив0следующи

еположени я:

-

переключательПределы« »впо

ложениедБ0;

-

кнопкуЛог«»внажатое

положение;

-

кнопку –10дБ

нажатое положение;

§ собратьсхему

по рис. 2.5, б,исключивизнееиссл

едуемыйобъект

;

§ переключатеустановитьПределы« » положе

ниеПад«.»;

§ ручкойОтсчет« »уставизирн«0»овитьаверхнейшка

лы;

§ ручкамиУровень« »Па«

д.»установитьтребуемыйуровеньпада

ю-

щеймощности,совмещаянаэкралинуровнямощностииюлиниейэле

к-

тронноговизира;

§ переключатеустановитьПределы« » положе

ниедБ0;

§ ручкойКалибр« »усталучнаовитьулевойуровень.

6Собрать. схемупорис. 2.5

, б.

7Вращая. ручки«

F1»и« F2»,получитьнаэкранеиндикатораКСВрезонан

с-

нуюхарактеристхарактеристикупередачМПР.Зарисовать.

8Вращая. ручки«

M1»иАмплитуда«

M1»,найтиметку.

9Произвести. необходимыеизме

рения:

§ с помощьюручкиОтсч« »засетчь

положениемакс

имума;

§ перемещаяметнаэкранеиндикату,измрезонанснуюритьчастра

о-

ту f0 резона,соответствующуюмаоракоэффициентасимумупереда

чи;

§ с помощьюручкиОтсчет«»измеритькоэффициентпередачи

резона-

тора начастоте

f0;

§ в положенииручкиОтсч«

ет»

-3дБотизмеренногомакоэсимума

ф-

фициентапередачиопределитьширину

f резонанснойкривой;

§ продтжеопелатьручномацииварьированиичастоты.

10Собратьсхему. порис. 2.5

, а.

11.СпомощьюручкиОтсчет«»измерить

значение КСВрезонансной

ча-

стотерезонатора.

12.ИзмеритьлинейкойдлинуМПР.

2.4Содержание. отчета

1Схемы. экспериментальн

ых установок.

2Т.иосновныепхарактеристикипанорамногоизмерителяКСВослабл

е-

ний.

3Краткое. описаниеобъектовисследэскиз,поясваихконяющийия

н-

струкцию.

4Результаты. измепараметровМПРений:

§ частотнаяхарактеристпередачизонук резонанзаниемторака

с-

нойчастоыи ,соответствующихкраямпол, котосыопрымед

е-

ляетсядобротность;

15

§ значениедобрезонатораотности;

§

значениеε

эф,расс

читанныепо(

2.1)измерензначенийрез ых

о-

нанснойчастотыидлинырезонатора.

5Результаты. исследованияМПЛ:

§ зависдлволныимМПЛчастотысть

,полученнуюэкспер

и-

ментально;

§ зависдлволныимМПЛчастотысть

,полученнуютеоретич

е-

скиуказ

аниемвеличины

εэф;

Лабораторнаяработа

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕПОЛНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯЭЛЕМЕНТОВСВЧ

-ТРАКТАСПОМОЩЬЮ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙЛИНИИ

Цели работы.Изучениеметодизмеренияпосопротивлелных

ний.

Освоениепрактработыическихемовизмерлиниейкругтельной

овой

диаграммполныхсопр йтивл

ений.

3.1Осн. положениявные

Измерения коэффотражеиполногоциентасоприяузлотивления

илиэлементовСВЧ

-трактовнеобходимып ешениизадачсогла

сования,

определениипараметровэквивалентныхсхемчастотныххарактеристик

устройствСВЧ.

ИзмеренияспомощьюизмерителинииИЛ()явнаиболееяютсяьной

простыми,достатточнымичноступнымиприэкспериментальномопр

е-

делениикоэффотраженияциента

полногосопр

отивления.

Принцип таких измерений оснизвестнойаназависимостимежду

сопротивлениемисследуэлемраспределениеммогонтапряженности

электрическполяволнывдоднороднойгольлиниипередачи,соединяющей

измеряэлсемгенератороентый

м.Есопротивлениелиэлемента

Zн равно

волновсопротивлениюлинииму

Z0,товлинииустанавливает

сярежим

бе-

гущейволныотсу( траженныествуютволны)При.

Zн ≠ Z0 впередающ

ей

линииустанавливаетсярежим

стоячихволнсуперп( падающиозициях

т-

раженныхв

олн)Коэффициеопределяется. отражотниянапрошением

я-

женностиэлектрическогоп лятраженнойволны

E0 кнапряженностипад

а-

ющейволны

Eп вместерасположенияэлемента,.

е.

Гн = E0

E п.Вобщем

видекоэффициентотраженияявляетсякомплек

снычислом:

Гн =

Г exp(ijн ),где

Гн

–

модульотношениянапряжений;

φн – фазовый

сдвигм

еждупадающейиотраженнойволнами

наисследуемомоб

ъекте.

Комплексныйкоэффициеотражениясвязаполнымсопротивлен

и-

ем( Z н = Rн + iXн )соотношением

Гн = (Zн - Z 0) /(+Zн

Z0 ).

Какправило,

сопротивлениеэлементовСВЧ

-трактоввыражаютприведенныхзначен

иях:

Z

'н =

Z н

=

1 + Гн

.

(3.1)

Z 0

1 -

Гн

17

СВЧ-генератор, 2

– частотомер, 3

– регулируемыйаттенюатор, 4

– измери-

телиь, н5аяия

– индикатормилл(

ивольтметр), 6

– исследуэлем, емыйнт

7 – согласованнаянагру

зка.

Дляисслредования

жимабегущей« »стоячей« »волн

вместоэлеме

н-

тови6помещается7 согласованная

нагрузкаиликороткозамыкатель

соот-

ветственно.

3.3. Порядоквыполненияраб

оты

1Озн. сакомитьсяппарат

урой,входящэкспеустанориментальнуюй

вку.

2Изучить. конструкцосновныехарактеристикию

змерительнойлинии

(ИЛ).

3Изучить. круговуюдиаграммуполныхсопротивлметодикуний

е-

лениясеепомосопрлногощьюипроводимтиления

ости.

4Включит.

ьизмеритегенераторсогласноинструкцииьныйнастроить

заданнуюпреподавателемчастоту.

5Н. астроить измерительнуюлинию

назаданнуючастоту.Дляэтогособрать

схесм(.рису

. 3.1),замвнейисследунивэлемнакороткозамыкемыйнт

а-

тель.Отгенератор

аподатьвлиниювысокочастотныйсигналп

омощью

ручекнастройкидиодзо резонансныхдовойкамерИЛполучитьма

к-

симумнашкалеиндикаторнприбора.Приэтомглубинуогзоружения

н-

дасл едуетсанавливминимальнойсучетомречувствительнть

ости

индикатора.УровеньмощностиИЛследуетподдерживатьтаким,чтобы

показаниндикатясоответствовалип шкалералнойприустазондаовке

максимумнапряженностиэлектрического

оля.

6Измерить. распределениенапряженностиэлектрич

ескогоповдолья

инии

приподключенномороткозаипризаменеегонасоглыкастеле

ованную

нагрузку.Определсравнитьдлинувов иниинырасчетнойформ(

ула

(3.3)).

7Провести. измерения,необходимыедляопределполногосопрниятивл

е-

ниянагрузок.Дляэтогозафиксир

оватьположение

Z1 одногоизмин

имумов

напряженнполяприподколюченномстироткоз

амыкателе.Затемсобрать

схемусогласнорис

. 3.1 иопределитьположениеминимума

Z2,ближайш его

кранеенайденному

Z1 состоронынагрузки.Относительныйф

азовыйсдвиг

определяетсясоотношением

Z / λв = (Z2 - Z 1) /

. ДляопределенияКСВ

необходимо:устанзондвп витьложениеминимумазафиксироватьпок

а-

19

занияиндикатора(

U1);затем,устазондвп ложениевивмаксимума,ув

е-

личитьзатуханиевстроенногогенерататтенюатор

радополученияпре

ж-

нихпоказанийиндикатора(

U1)иопределиразносвдецибепошкалеть ах

аттенюатора: A2 - A1 = A.ЗначенияКСВвдецибопределяетсялах

A и с

учетом ого,что

A= 20lg(

E

/

E

)

, получим ρ=

E

/

E

=10 A/20.

max

min

max

min

8По. вторитьпп. 4

– 7надругихчастотахпо(указаниюпреподават

еля).

9Определ. полноесопротипроводимостьисследованноголениеэл

е-

мента,используякруговуюдиаграммурезульт

атыизмерений(

zmin , ρ, lв ).

10Рассчактивныеть. ре ктивные

составполногосопряющтивле

е-

н,ия спользуясоотношения(3.2)

– (3.4).

3.4Содержание. отчета

1Схе. измустановкиерительной.

2Основные. техническиехарактерисизмериприбтельныхики

оров.

3Графики. распределениянапряженнэлектрическогополявдости

льлинии

приподключениисогласованнойнагрузки,короткозамыкателяисследу

е-

могоэлемента.Награфикахукзнзать

ачение λв КСВ.

4Эскиз. исследуэлемуказаниемосновныхмогонтагеометрическихра

з-

меров.

5Основные. элементыкруговойдиаграммыснанесенн

ыминанейзначени

я-

миэксперимнайдточек,опренныхтально

еделяющих Z н' и Yн' .

6Выводы. .