Исследование метрологических характеристик волноводной измерительной линии

Лабораторная работа «Исследование метрологических характеристик волноводной измерительной линии»

Цель работы: изучить источники погрешностей волноводной измерительной линии и методики их определения.

Для работы на квадратичном участке характеристики детектора рекомендуется работать на самых чувствительных пределах индикаторного прибора.

Для исключения погрешности за счет неквадратичности детекторюй характеристики диода необходимо определить его квадратичный участок. Детекторная характеристика снимается следующим образом:

 выход измерительной линии закорачивают и сни­мают зависимость показаний индикаторного прибора от перемещения зонда вдоль линии на расстояние   l/4 от минимального показания инди­катора до максимального показания индикатора.Показания индикатора пропорциональны току де­тектора.В короткозамкнутой линии без потерь напряже­ние поля изменяется по синусоидальному закону и может быть представлено

в относительных единицах ( Umax = I) в виде:

U=U_maxsin(2pl/l)

Отсчет   l_i   ведется от положения зонда в узле напряжения, которое определяется методом вилки.

Таким образом, для значений  l_i, при которых производились измерения тока детектора, могут быть вычислены соответствующие значения напряжения U. Для простоты вычислений при снятии зависимости a=f(l)       перемещение зонда рекомендуется произ­водить на расстояния, которые соответствуют ука­занным в табл. значениям напряжения:

Определение собственного K_CTU линии

Определение собственного K_CTU линии осуществ­ляется методом "подвижной" нагрузки.

Структурная схема соединения приборов приведе­на на рис..

Измерительная линия через развязывающее устройство подключается к генератору. Со стороны контролируемого разъема подсоединяется рассогласо­ванная нагрузка с переменной фазой. Подвижный элемент нагрузки устанавливают в положение, ближайшее к выходу измеряемой линии.При перемещении зонда измерительной линии определяют K_CTU нагрузки по формуле (при квадратичном детекторе)

                                                                    K_CTU =                                        (5)

:

где a_max, a _min - максимальное и минимальное по­казания индикаторного прибора.

Затем подвижный элемент нагрузки перемещают на расстояние, приблизительно равное l/20, и снова с помощью поверяемой линии определяют K_CTU нагрузки,   отсчитывая значения a_max и  a _min.в пределах одной половины длины волны, не переходя к соседним максимумам и минимумам. Достаточно про­вести 10-12 измерений, то есть пройти расстояние порядка 0,6l.

Из измеренных K_CTU (н) выбирают максимальное К_max  и минимальное К _min.  значения. Собственный K_CTU линии подсчитывается по формуле:

K_CTU =

Измерения производят на частотах 2; 10 и 18 ГГц (или на интересующих частотах) со стороны входа и выхода линии.

Развязывающее устройство должно иметь ослаб­ление отраженного сигнала не менее 15 дБ и K_CTU не более 1,5. Значения K_CTU не должны превышать 1,07 до 10 ГГц и 1,1 свыше 10 до 18 ГГц.

Определение непостоянства связи зонда с полем линии

Для определения непостоянства связи зонда с полем линии   измеряемая линия со стороны соедини­теля "вилка" через развязывающее устройство с ослаблением отраженного сигнала не менее 15 дБ под­соединяется к генератору, а со стороны соединителя "розетка" - к короткозамкнутой нагрузке с перемен­ной фазой. Структурная схема соединения приборов приведена на рис.

Подвижный плунжер нагрузки устанавливают в крайнее, ближайшее к измерительной линии   положе­ние и записывают показания индикаторного прибора в пучностях поля вдоль всей линии.Измерения производят при пяти положениях под­вижного элемента нагрузки через      l/10.

Отдельно для каждого ряда измерений вычисляют значение  dU в процентах по формуле:

dU =

где  a_max, a _min— максимальное и минимальное пока­зания индикаторного прибора в соседних пучностях соответствен­но.

За значение непостоянства связи зонда с полем линии в процентах принимается максимальное из всех значений.Измерения производятся на частотах 2 и 18 ГГц. На частоте 18 ГГц непостоянство связи зонда с полем линии определяется при одном положении короткозамыкателя и при подсчете dU   крайние максимумы не учитываются.

Средняя величина максимального показания должна быть не менее 0,9 от номинального значения шкалы индикаторного прибора.Измеренные значения не должны превышать 3 %.

Определение затухания линии

Затухание измерительной линии определяется методом "короткого замыкания". Поверяемая линия с одной стороны подсоединяется к вспомогательной ли­нии, которая через развязывающее устройство под­соединяется к генератору, а с .другой стороны - к короткозам-кнутой нагрузке с постоянной фазой (рис).

Зонд измеряемой линии не должен потреблять энергию, то есть должен быть расстроен или расположен в минимуме поля. С помощью вспомо-гательной линии определяется K_CTU короткозамкнутой нагрузки методом "удвоенного минимума" по формуле (9):

K_CTU = l/pd

где     l- длина волны,d - расстояние между точками на отсчетном устройстве измерительной линии, соответствующими уровню удвоенного минимума по обе стороны от минимума распределения поля при квадратичном детекторе.

Затем K_CTU нагрузки измеряется вновь, но уже без измеряемой линии.

Затухание измеряемой линии a в децибеллах

a=10lg

Затухание линии измеряется на частоте 18 ГГц и не должно превышать 0,3 дБ.

Определение погрешности измерения. K_CTU и фазы коэффициента отражения

Погрешности измерения K_CTU и фазы коэффициента отражения определяются расчетным путем, исходя из параметров линии.

Формулы для расчета составляющих погрешностей измерительных линий приведены в табл.

Контрольные вопросы:

1.Основные параметры согласования.

2.Волны в длинной линии.

3.Источники погрешностей волноводной измерительной линии.

4.Методы измерения параметров согласования.