12-2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ

Измерительной линией называется устройство для получения картины распределения электрического поля вдоль линии передачи. В зависимости от диапазона частот измерительные линии выполняются коаксиальными, полосковыми и волноводными.

Любая измерительная линия состоит из двух главных частей: основной линии 1 и индикаторной головки 2 (рис. 12-4).

В качестве основной линии используется отрезок соответствующей стандартной линии длиной около трех длин волн рабочего диапазона. На верху линии прорезана узкая продольная щель, вдоль которой перемещается скользящая каретка с индикаторной головкой, Она представляет собой

коаксиальный или волноводиый резонатор 3, слабо связанный с основной линией погруженным в нее зондом 5. В резонаторе помещаются кристаллический детектор и поршни 4 для настройки индикаторной головки в резонанс.

Основная линия включается между генератором и линией передачи или перед нагрузкой с помощью соответствующих соединительных элементов — коаксиальных разъемов или волноводных фланцев.

Рис. 12-4. Схемы волноводной (а), коаксиальной (б) измерительных линий и силовые линии электрического поля в коаксиальной и щелевой измерительных линиях (в)

Электрическое поле основной линии наводит в зонде ЭДС, которая возбуждает в резонаторе электромагнитное поле, вызывающее ток в цепи детектора. Значение выпрямленного тока измеряется микроамперметром; оно пропорционально напряженности электрического поля в сечении основной линии, где в данный момент установлен зонд.

Положение зонда на шкале расстояний и значение тока микроамперметра в данной точке позволяют построить график распределения напряженности поля вдоль основной линии. Для повышения чувствительности напряжение генератора СВЧ модулируют низкочастотным меандром, а в качестве индикатора применяют усилитель низкой частоты и цифровой вольтметр.

Коаксиальные линии имеют крупный недостаток — значительное излучение из щели, так как интенсивность

электрического поля одинакова по всему периметру коаксиала. Сузить щель не удается по конструктивным соображениям. В связи с этим получила распространение плоскопараллельная измерительная линии, в которой внешняя труба коаксиала заменена двумя параллельными металлическими пластинами. Из рис. 12-4, в видно, что в месте расположения зонда интенсивность поля мала и излучение небольшое.

Измерительные линии характеризуются диапазоном частот, собственным коэффициентом стоячей волны, погрешностью измерения, волновым сопротивлением, диаметрами проводников для коаксиальных линий и размерами сечения для волноводных.

Главными источниками погрешности являются: непостоянство степени связи зонда с полем при его движении вдоль щели, достигающее неточность отсчета положений зонда по шкале расстояний — от 0,01 до 0,005 мм; наличие отражений в местах соединений тракта с измерительной линией.

С помощью измерительных линий можно измерять коэффициенты стоячей и бегущей волны, полные сопротивления, длину волны в волноводе, потери в длинных линиях и добротности колебательных цепей.