Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
49. РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙОбщие положенияЗависимость активной мощности, поступающей в сопротивление нагрузки от величины последнего, можно использовать для определения полных сопротивлений. Для резонатора, подключенного к источнику колебаний через линию, если связь его с линией не является слишком слабой, в области резонансной частоты длинноволнового диапазона. При этом можно, например, экспериментальным путем определять зависимость модуля тока Важно, чтобы напряжение
Рис. 49.1. Последовательный резонансный контур.
Рис. 49.2. Изменение полного сопротивления последовательного резонансного контура. В данном случае это требование можно выполнить например, создавая в точке В (или в точке, удаленной от нее на Как уже говорилось в § 44, слабая связь характеризуется очень высоким коэффициентом трансформации Как уже упоминалось, очень слабая связь для соответствующей отсчетной точки В эквивалентна включению генератора с очень малым внутренним сопротивлением
Следовательно, в сопротивлении В зависимости от величины подводимой активной мощности в области, расположенной внутри резонатора, изменяются напряженности электрического и магнитного полей. Так как при небольшом изменении частоты распределение силовых линий толя остается практически неизменным, то очевидно, что в каждой точке внутри резонатора напряженности электрического и магнитного полей будут пропорциональны квадратному корню из подводимой активной мощности. Поэтому с любой точкой можно связать детектор, выпрямленный ток которого будет определяться напряженностью электрического (или магнитного) поля, и с его помощью наблюдать резонансную кривую. Связь должна быть очень слабой, чтобы в объемный контур практически не вносились дополнительные потери. Экспериментально это устанавливается из того, что при еще более слабой связи уже не удается определить изменения в ширине резонансной кривой. Градуировку детектора можно произвести, например, так, как это описано в § 23 и показано на рис. 23.2 и 23.3. Ширина резонансной кривой равна разности частот В § 31 отмечалось, что описанный там способ измерения родственен резонансному методу. В этом можно легко убедиться, сравнив рисунки 49.2 и 31.5. На рис. 31.6 с изменением частоты точка, изображающая полное сопротивление, проходит по крвдой Резонансным способом можно производить многие измерения, которые также можно произвести и с помощью измерительной линии. Ниже это будет показано на нескольких примерах, число которых может быть как угодно велико. Измерение трансформирующих свойств четырехполюсников без потерьВ § 26 и 27 был описан способ измерения характеристик четырехполюсников без потерь с помощью измерительной линии. Аналогичные измерения могут также производиться резонансным методом без измерительной линии. Поясним это на примере рис. 49.3 сначала для четырехполюсника без потерь. Здесь четырехполюсник также нагружен на переменное реактивное сопротивление. Если он оканчивается однородной линией, то в последнюю помещается короткозамыкающий поршень Предположим, что на входе четырехполюсника также подключена однородная линия. Тогда эту схему можно превратить в резонатор, снабжая однородную линию, подключенную на входе, перемещающимся короткозамыкаюшим поршнем
Рис. 49.3. Схема для измерения трансформирующих свойств четырехполюсников резонансным методом. снова в точку входной линии, соответствующую минимуму напряжения. Таким образом, поддерживая частоту постоянной, можно определить зависимость положения узла напряжения на входе линии от величины сопротивления нагрузки. Очевидно, что в этом случае возможны такие же виды измерений для четырехполюсников без потерь, на входе которых подключена однородная линия, что и Таким путем можно производить очень точные измерения, необходимые, например, в случае четырехполюсника, обусловливающего очень сильную траисформацию, или в случае, когда сопротивление нагрузки четырехполюсника можно изменять лишь в очень небольших пределах. Примерам этого может служить генераторная или приемноусилительная лампа, которую между парой расположенных внутри электродов и выведенной наружу линией можно рассматривать как четырехполюсник. Сопротивление нагрузки четырехполюсника, как об этом уже говорилось в § 26, можно в этом случае наменять лишь в небольших пределах. При этом, как правило, в линии, подключенной ко входу четырехполюсника, полное сопротивление изменяется незначительно. В схеме с острым резонансом такое изменение легко обнаружить. Если вместо простого короткозамыкающего поршня
Рис. 49.4. Короткозамыкающий поршень с точной установкой. При очень малом сдвиге узла напряжения, во входной линии можно поступить иначе. Вместо того, чтобы перемещать короткозамыкающий поршень изменение резонансной частоты
короткозамыкающего поршня Измерение комплексных сопротивленийРезонансный метод дает возможность особенно просто измерять сопротивления с активной составляющей, если соответствующие элементы схемы подключены к однородным линиям. В качестве примера рассмотрим измерение сопротивления приемного детектора (рис. 49.5), подключенного на конце однородной линии (двухпроводной или волноводной). В этом случае при измерениях передатчик подключают к противоположному концу линии, используя очень слабую связь. Этого, в частности, можно добиться, подключив на вход линии антенну с очень малым сопротивлением излучения, так что передатчик представится практически в виде генератора с внутренним сопротивлением
Рис. 49.5. Схема для измерения полного сопротивления детектора, включенного в линию. Так, например, волноводную линию можно ограничить на входе стенкой с узкой щелью и разместить перед ней передающую антенну. При измерениях изменяют длину линии между детектором и щелью и измеряют выпрямленный ток детектора. При этом в пространстве между передатчиком и приемной антенной (щелью) ничего не должно изменяться. В этом случае можно считать, что в некотором сечении А линии, удаленном на определенное расстояние от приемной антенны, включен генератор с внутренним сопротивлением и
Рис. 49.6. Геометрические построения к рис. 49.5. Измерения в этом случае производят следующим образом. Для схемы, изображенной на рис. 49,5, определяют длину 10, при которой выпрямленный ток детектора максимален. Тогда детектор в отсчетной точке А, в которой генератор имеет внутреннее сопротивление, равное нулю, будет представлять собой чисто активное сопротивление и, следовательно, Далее для значения
Рис. 49.7. Устройство для определения на линии отсчетной точки А, определяющей положение генератора (рис. 49.5). В случае, который показан на рис. 49,5, это сечение практически совпадает со щелью, расположенной на входе волновода, поскольку волновод будет настроен в резонанс тогда, когда расстояние от щели до точки короткого замыкания равно половине длины волны. Это означает, что в нагрузку с очень малым сопротивлением будет поступать наибольшая мощность тогда, когда эта нагрузка находится точно в месте короткого замыкания. В других случаях необходимо производить вспомогательное измерение, сущность которого поясняет рис. 49.7. Здесь роль антенны выполняет очень небольшой выступ внутреннего проводника коаксиальной линии. Необходимо вьняснщгь, к какой точке линии следует отнести антенну, чтобы ее можно было представить в виде генератора с внутренним сопротивлением, равным нулю. Для этого в линию вводится короткозамыкающий поршень К и посредством очень слабой связи к ней подключается вспомогательный детектор После того, как сечение А найдено, можно найти также положение точки полного сопротивления детектора на окружности постоянного рассогласования Ко (рис. 49.6). Для этого определяют положение детектора, при котором его выпрямленный ток максимален, и затем находят расстояние Так же, как и сопротивление детектора, можно измерить сопротивление любой другой нагрузки. Чтобы определить, какая мощность поступает в нагрузку и как она изменяется в зависимости от длины линии, вблизи сопротивления нагрузки можно подключить детектор, очень слабо связанный с линией. Если, например, в сопротивление нагрузки поступает удвоенная активная мощность, то она же поступит и на детектор. Определение сопротивления детектора только что описанным способом имеет известные преимущества по сравнению с определением его с помощью измерительной линии, когда детектор подключается к выходному фланцу линии. Прежде всего при этом не требуется измерительной линии. Кроме того, при измерении с помощью линии к детектору нужно подводить такую мощность, чтобы его выпрямленный ток был достаточно большим и можно было бы определить распределение напряжения вдоль линии. Это значит, что величина подаваемой на детектор активной мощности не должна быть меньше некоторой относительно высокой минимальной величины. Но сопротивление детектора зависит также от величины поступающей на него активной мощности (или, другими словами, от величины выпрямленного тока). При конструировании приёмников прямого усиления в большинстве случаев необходимо знать сопротивление детектора, соответствующее чрезвычайно малым выпрямленным токам. Измерения же таких значений можно производить только с помощью схемы, изображенной на рис. 49.5, а не с помощью измерительной линии. Если характеристика детектора не являемся квадратичной или в отношении этого имеются сомнения, то оценка результатов с помощью диаграммы, изображенной на рис. 49.6, становится затруднительной. Пригодный для этого случая способ, при котором к детектору требуется подводить также очень малую активную мощность, иллюстрирует рис. 49.8 [54]. Здесь детектор встроен в связанную с зондом детекторную камеру измерительной линии. Детекторная камера состоит из раздвижной однородной линии, на конце которой находится исследуемый детектор. Эта линия соответствует устройству, изображенному на рис. 49.5. Часть зонда, расположенная в основной линии, заменяет антенну, с помощью которой осуществляется требуемая очень слабая связь с генератором. На выходе измерительная линия замыкается накоротко, так что в ней существует чисто синусоидальное распределение напряжения. Измерение сопротивления детектора может производиться весьма точно следующим способом.
Рис. 49.8. Измерение сопротивления детектора при очень малом постоянном значении выпрямленного тока. Установив зонд вблизи минимума напряжения путем настройки детекторной камеры в резонанс, добиваются максимального значения выпрямленного тока. Так как закон распределения напряжения в измерительной линии известен, то зонд можно установить в таком ее сечении, где напряжение увеличивается в раздвижной линии, можно вычислить сопротивление детектора (рис. 49.5 и 49.6) Для этого, используя равенство а
Рис. 49.9 Устройство для измерения сопротивления излучения рупорной антенны. Таким образом, используя закороченную на конце измерительную линию, можно создать генератор с внутренним сопротивлением, равным нулю, и регулируемой э. д. с. В качестве другого примера, рассмотрим измерение сопротивления излучения рупорной антенны (рис. 49.9). В данном случае детектор должен иметь очень слабую связь с волноводной линией, замкнутой накоротко на противоположном от рупора конце. Антенну здесь следует рассматривать как генератор с неизвестным внутренним сопротивлением, а детектор — как его нагрузку. Сопротивление детектора, пересчитанное в точку короткого замыкания, представляет собой очень малое посравнению с волновым сопротивлением линии активное сопротивление. При измерениях изменяется длина линии между антенной и короткозамыкателем, в то время как расстояние между точкой подключения детектора и короткозамыкателем поддерживается Как показано
Рис. 49.10. Геометрические построения, разъясняющие сущность метода намерений, представленного на рис. 49.9. Внутреннее сопротивление детектора, рассматриваемого в качестве генератора, будучи трансформированным в точку короткого замыкания, имеет значение очень близкое к нулю. На этого следует, что активная мощность, в действительности поступающая на детектор, изменяется так же, как и сопротивление антенны. Выпрямленный ток детектора имеет максимальное значение
Таким образом найдена окружность постоянного рассогласования Ко, на которой лежит точка, соответствующая трансформированному полному сопротивлению антенны. Зная длину линии 10 между входной точкой антенны и короткозамыкателем для случая, когда выпрямленный ток максимален, можно точно рассчитать полное сопротивление антенны. Для этого, исходя из значения 10, вычисляем угол В качестве еще одного примера рассмотрим случай генераторной или приемно-усилительной лампы (см. предыдущий раздел). Определим, например, соответствующее резонансу сопротивление антенны или какой-либо другой нагрузки, отнесенное к межэлектродной области генераторной лампы. Измерения в этом случае можно производить так, как это схематично показано на рис. 49.11. К модели, соответствующей реальному устройству, в каком-нибудь месте путем слабой связи подключается детектор
Рис. 49.11. Способ измерения, соответствующий резонансу сопротивления для недоступной точки схемы, например, лежащей между электродами лампы. В других случаях измерительный генератор подключается к схеме непосредственно и так, чтобы тоже обеспечивалась очень слабая связь. Детектор Затем изменением межэлектродной емкости выпрямленный ток уменьшается на половину (при условии квадратичной характеристики детектора). По величине этого изменения можно вычислить резонансное сопротивление, отнесенное к межэлектродному участку. При резонансе все устройство эквивалентно измеряемой активной проводимости В тех случаях, когда постепенное изменение емкости затруднительно, поступают так, как это описано в предыдущем разделе. Емкость изменяется только один раз на точно известную величину
Рис. 49.12. Вспомогательные построения к рис. 49.11. Об остроте резонансной настройки волномераНа рис. 49.13 схематически изображен волномер, работающий по принципу поглощения. По существу он ничем не отличается от описанного выше (рис. 49.8) зонда с детекторной камерой и состоит из регулируемой по длине однородной линии, к одному из концов которой подключен детектор Обычно желательно, чтобы волномер имел возможно более острую настройку или, другими словами, чтобы зависимость выпрямленного тока от частоты была достаточно сильной. Кроме того, требуется, чтобы при возможно более слабой связи волномера с основной линией выпрямленный ток был достаточен для отсчета, т. е. чтобы к детектору подводилась достаточная активная мощность. Последнее требование относится также и к зонду измерительной линии, т. е. в обоих случаях требования, по сути дела, совпадают. Поэтому настоящие рассуждения справедливы как по отношению к волномеру, так и по отношению к измерительной линии. Причем собой минимальное активное сопротивление
Рис. 49,13. Резонансный волномер с острой резонансной настройкой. Последний можно выполнить, например, в виде перемычки
Рис. 49.14. Вспомогательные построения к рис. 49.13. Использование перемычки, применяемой в качестве линейного трансформатора, в данном случае желательно еще и потому, что через нее легко отвести выпрямленный ток детектора. К выводу детектора, соединенному по постоянному току с внутренним проводником, прикладывается потенциал внешнего проводника, а другой вывод детектора, как это видно из рис. 49.13, изолирован от внешнего проводника по постоянному току емкостью С. При изменении длины внутренней полости волномера точка, соответствующая сопротивлению генератора в отсчетном сечении А. перемещаётся по окружности постоянного рассогласования Как уже говорилось в § 44, большое значение коэффициента трансформации
|
1 |
Оглавление
|