12-3. ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ И КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

Для измерения этих параметров измерительную линию включают между генератором и нагрузкой, ближе к последней. Если на выходе генератора нет аттенюатора, то между генератором и линией включают внешний аттенюатор с достаточным ослаблением. Сначала измерительную линию замыкают накоротко с помощью прилагаемого к ней короткозамыкателя; в линии возникает стоячая волна, и зонд устанавливают в сечении первого узла напряжения вблизи короткозамыкателя. Положение этого сечения фиксируют по ответной шкале расстояний и, перемещая зонд в

Рис. 12-5. Распределение поля вдоль линии 1 - при короткем замыкании; 2 - при включенной нагрузке

направлении к генератору, отмечают положения следующих узлов, которые отстоят друг от друга на расстоянии, равном как показано на рис. 12-5 (кривая 1). Затем вместо короткозамыкателя включают испытуемую нагрузку и в линии устанавливается режим смешанных волн. Распределение поля вдоль линии имеет максимумы и минимумы конечных значений; минимумы оказываются сдвинутыми относительно узлов при коротком замыкании (кривая 2). Зонд устанавливают в положение минимума, ближайшего к ранее определенному узлу, и фиксируют по шкале расстояний отсчет Разностью между этими отсчетами определяется фазовый угол Передвигая индикаторную головку по направлению к генератору, определяют значения амдк: и аиин и строят кривую 2.

Коэффициент стоячей волны при линейной характеристике детектора

при квадратичной

По формуле (12-4) вычисляют модуль коэффициента отражения и по формуле (12-2) — коэффициент отражения. Если нужно определить только КСВ или только КБВ, линию замыкать накоротко не нужно: достаточно точно измерить значения амакс и амин.

Рис. 12-6. К вычислению больших значений КСВ

Следует помнить, что длина волны в выражениях для угла 6 и коэффициента является длиной волны распространяющихся вдоль измерительной линии СВЧ-колебаний. Если измерительная линия коаксиальная, то длина волны соответствует частоте питающего линию генератора, если же линия волноводная, то длина волны в ней определяется по известной формуле (12-1). Заметим попутно, что в коаксиальном кабеле, заполненном диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью фазовая скорость уменьшается по сравнению со скоростью распространения света и длина волны в кабеле также отличается от длины волны в свободном пространстве

При значениях КСВ, больших шести, построить кривую распределения поля затруднительно, так как значения амаке и амин могут оказаться за пределами шкалы или вблизи нуля соответственно. В подобных случаях КСВ определяют, используя участок кривой напряженности поля вблизи минимума. Для этого строят график вблизи двух соседних минимумов, как показано на рис. 12-6, и определяют длину волны и расстояние между ветвями кривой на уровне удвоенного минимального значения амин. Коэффициент стоячей волны вычисляется по формуле

Если формула упрощается:

Измерение коэффициента отражения можно выполнить с помощью направленного ответвителя и циркулятора (рис. 12-7). Энергия от генератора поступает в первое плечо циркулятора и через направленный ответвитель в измеритель мощности где измеряется мощность ответвленной части падающей волны: где С — переходное ослабление направленного ответвителя (см. § 9-3). Измеряемый объект (полезная нагрузка соединен со вторым плечом циркулятора; отраженная от нагрузки энергия поступает на третье плечо, и ее мощность измеряется с помощью измерителя Если последний неточно согласован с третьим плечом циркулятора, то отраженная от измерителя энергия поглотится в согласованной нагрузке четвертого плеча

Рис. 12-7. Структурная схема установки для измерения коэффициента отражения и КСВ с помощью направленного ответвителя и циркулятора

Отношение мощностей отраженной и падающей волн равно квадрату модуля коэффициента отражения измеряемой нагрузки

Сопоставляя формулы (12-7) и (12-4), легко найти коэффициент стоячей волны:

Автоматический измеритель КСВ. Для убыстрения измерения КСВ, особенно если нужно получить его значения на ряде частот, применяют автоматические измерители КСВ (рис. 12-8). Простейший измеритель состоит из генератора качающейся частоты двух ориентированных на падающую и отраженную волны направленных ответвителей и осциллографического индикатора.

Пилообразное напряжение генератора развертки модулирует ГКЧ и одновременно отклоняет луч электроннолучевой трубки по горизонтали. Таким образом, ось абсцисс на экране трубки является осью частот.

Рис. 12-8. Упрощенная структурная схема автоматического измерителя КСВ

Через направленные ответвители энергия СВЧ проходит к нагрузке и с их помощью происходит ответвление мощностей, пропорциональных значениям энергии падающей и отраженной волн. После детектирования в двух детекторах Да и выпрямленное напряжение поступает в измеритель отношения напряжений Отношение пропорционально КСВ нагрузки; отклоняя луч по вертикали (выходным напряжением измерителя отношений) и по горизонтали (пропорционально частоте), на экране осциллографического индикатора получаем осциллограмму в виде кривой изменения КСВ в диапазоне качания частоты ГКЧ.

Для улучшения точности измерения и повышения чувствительности в измерителе КСВ предусмотрены устройства для автоматической стабилизации выходной мощности ГКЧ и модуляции СВЧ-колебаний.