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 4.3.2. Картина стоячей волныРаспределение поля вдоль линии передачи может быть исследовано посредством небольшой петли, которая реагирует на магнитное поле, или, что применяется чаще, посредством небольшого зонда, чувствительного к электрическому полю. Зонд, извлекая из линии передачи весьма небольшую часть мощности, сам вводит в нее проводимость [5]. Шунтирующая реактивная проводимость обусловлена отражением и может быть сведена к нулю соответствующей настройкой в цепи зонда, в то время как шунтирующая активная проводимость представляет поглощенную мощность. С увеличением глубины погружения зонда, в линию активная проводимость возрастает, ее типичные значения для прямоугольного волновода приведены ниже в табл. 4.1. Активная проводимость вносит ошибку в определение картины стоячей волны. Если
Например, если Таблица 4.1 Активная проводимость зонда
погружения зонда представляет компромисс между величиной, при которой получается достаточно выпрямленный сигнал, и величиной, дающей максимально допустимую ошибку измерения. Очевидно, что фазовые измерения следует всегда производить в положении минимума напряжения. Картина стоячей волны в линии передачи может быть определена с помощью системы фиксированных зондов. Даффин [92] использовал для этого три минимально необходимых зонда; полученное им выражение для сопротивления нагрузки имеет простой вид лишь в том случае, когда расстояние между зондами равно Четыре зонда, разнесенные друг от друга на расстояние
Обычный метод измерения полных сопротивлений основан на исследовании картины стоячей волны посредством измерительной линии. Используется один зонд, который обычно бывает подвижным (хотя он может быть и фиксированным и отделенным от нагрузки переменным неотражающим фазовращателем). Таким образом, измерительная линия состоит в основном из средства перемещения зонда, который вводится в электрическое поле через продольную щель, прорезанную в стенке линии передачи. Щель должна быть расположена параллельно линиям местных токов. В коаксиальной линии с колебаниями вида ТЕМ щель может располагаться на периферии в любом месте, в то время как в прямоугольном волноводе с колебаниями вида Наличие щели шириной
Щелевые резонансы могут быть устранены путем сохранения симметрии щелевой секции и введения нужного затухания с помощью кусочков поглощающего материала. Измерительные линии должны обладать хорошей механической конструкцией [184, 276, 327]. Линии передачи должны быть точны по размерам, а перемещение каретки быть таким, чтобы зонд всегда двигался параллельно внутренней стенке линии передачи, отклоняясь, например, не более чем на 2 микрона. Перемещение может осуществляться по направляющим типа «ласточкин хвост», вдоль параллельных стержней или вдоль плоских поверхностей, по которым катятся роликовые подшипники. Механизм перемещения не должен наклонять каретку; практически для этого служат тонкая металлическая лента, гибкая проволока и фрикционный механизм. Отсчет фазы, определямый положением каретки, производится по верньерной шкале или, для увеличения точности, по часовому индикатору. На практике обычно делают экранировку зонда в форме язычка из металла, составляющего одно целое с кареткой зонда и заполняющего все пространство щели, оставляя лишь небольшой зазор. Эта экранировка уменьшает флюктуации на выходе зонда, возникающие из-за небольших изменений ширины щели [362]. Между нижней поверхностью каретки и верхней поверхностью линии передачи создается незначительный механический зазор. Низкое полное сопротивление у щели получается за счет соответствующего расположения дросселей. В коаксиальных измерительных линиях внутренний проводник должен быть тщательно отцентрирован [35, 154, 330, 331, 368].
Рис. 4. 18. Измеритель стоячей волны с плоскопараллельнон линией: а — распределение электрического поля (сплошные линии) и магнитного поля (пунктирные линии); б - общий вид прибора. (См. [285].) Щель должна быть достаточно узкой для того, чтобы избежать возмущения поля, но в то же время и достаточно широкой с тем, чтобы поддерживать емкость зонда постоянной, без непрактично строгих допусков. Эти трудности устранены в конструкции, описанной Холли и Элдредом [285]. Путем конформного преобразования В реальном плоскопараллельном измерителе боковые пластины имеют конечную ширину; при отношении ширины пластин к расстоянию между ними около 5,6 излучение получается таким же, как излучение из щели шириной шунтирующей емкости, которая может быть скомпенсирована введением отрезка линии с более высоким волновым сопротивлением. Типичное расположение, показанное на рис. 4.18, б, применимо вплоть до частот в Волноводные измерительные линии из-за отсутствия внутреннего проводника проще в конструктивном отношении, хотя их небольшие размеры иногда требуют более строгих допусков. Принципы хорошего конструирования с детальным описанием моделей описаны для частот При измерении полного сопротивления с помощью измерителей стоячей волны возникают ошибки нескольких видов [121, 240]. Так как обычно пользуются малыми мощностями, то необходима тщательная экранировка источника высокочастотной энергии и детектора. Остаточные ошибки могут быть устранены путем калибровки [196] или, если не требуется измерение фазы, путем соответствующей регулировки [69] короткозамкнутого аттенюатора до получения того же самого распределения максимумов и минимумов, которое дает неизвестное сопротивление. Общая точность наилучших измерителей стоячей волны такова, что на частоте около Процесс измерения КСВН можно ускорить, если каретке придать возвратно-поступательное движение. В одной из усовершенствованных конструкций щелевая секция была изогнута в форме дуги окружности, так что зонд мог непрерывно вращаться [216, 338]. Напряжение, пропорциональное движению зонда, получаемое с помощью катушки связи, и усиленные сигналы от детектора могли быть поданы соответственно на горизонтальные и вертикальные пластины осциллографа. Другой метод подхода к этой проблеме состоит втом, что выходной сигнал от детектора подается на усилитель с высококачественной автоматической регулировкой усиления.
Рис. 4.19. Щелевой волноводный измеритель стоячей волны: а — детали зонда, видны четвертьволновые дроссели; б - прибор для диапазона рабочих частот 90 Ггц, использующий волновод сечением 549 мм. Максимальный сигнал с выхода усилителя, таким образом, фиксируется, и для определения КСВН достаточно измерить минимальный сигнал на выходе. Еще в одном из методов используется [157] детектор, который запоминает экстремальные показания напряжения сигнала за время одиночного перемещения каретки зонда. Отношение этих двух напряжений вычисляется электронными методами, и вычисленный КСВН индицируется на приборе как стационарное значение.
|
1 |
Оглавление
|