Колебательные системы СВЧ-диапазона (Лабораторная работа № 4), страница 4

При выборе того или иного метода для измерения параметров резонатора решающую роль играет величина добротности и степень связи резонатора с внешней цепью. Например, измерение очень высоких значений добротности накладывает особые требования к измерительной схеме, в частности, в отношении стабиль­ности генераторов. Возможный метод измерения зависит также от количества элементов связи резонатора с внешней цепью. Для резонаторов, имеющих один элемент связи (один вход) рис.11а, применимы известные методы измерения параметров двухполюсников. Резонаторы с двумя элементами связи рис .116,могут исследоваться методами, применимыми к четырехполюсникам. Наконец резонатор может подключаться к проходному тракту в виде ответвителя СВЧ-энергии (рис 11.б)

4.1.Измерение коэффициента связи резонатора с внешней цепью

Величина коэффициента связи влияет на параметры резонатора и потому следует указывать, для какого значения  измерены параметры исследуемого резонотора, т.е. возникает задача измерения коэффициента связи.

Из соотношения (ЗЗ) следует_, что при нулевой расстройке  резонатора, сопротивление  в узле при расстройке оказывается чисто активным и равным .B этом случае режим в линии связи будет характеризоваться коэффициентом стоячей волны, величина которого определяется только коэффициентом связи . При связи меньше критической, . Критическая связь  отвечает чисто активному вносимому сопротивлению, равному волновому сопротивлению линии связи. При связи больше критической .

Следовательно, процесс измерения коэффициента связи сводится к измерению величины КСВ в линии связи (в измерительном тракте) при точной настройке резонатора в резонанс. Если связь регулируемая, то величину связи, близкую к критической, можно установить путем последовательной регулировки этой связи с одновременной подстройкой резонатора в резонанс до получения на заданной частоте значения *****.

4.2. 0пределение добротности резонатора в режиме двухполюсника.

Наиболее точным является метод измерения добротности, основанный на экспериментальных данных о частотной зависимости полного сопротивления резонатора, отнесенного к узлу при расстройке /1/,/З/.Однако этот метод занимает много времени и может быть существенно упрощен, если измерять только частотную зависимость КСВ-резонатора, включаемого в режиме двухполюсника в измерительный тракт. В этом случае для определения частных добротностей  следует знать величины КСВ, отвечающие точкам половинной мощности /3/.

Как следует из (33),значения полного сопротивления резонатора в узлах при расстройке, на частотах  соответствующих точкам половинной мощности для собственной, нагруженной и внешней добротностей, определяются выражениями 

                                                     (34)

При этом граничные частоты, отвечающие уровню половинной мощности, определяются из выражений

                                                                                         (35)

Тогда значения KCB на этих частотах найдутся из соотношений

                                             (36)

Эти зависимости представлены графически на рис.12.

Измерив, коэффициент связи и определив по Формулам (Зб),

Рис.12. Зависимость KCB на частотах половинной мощности для  от величины коэффициента связи резонатора с внешней цепью.

 

либо по графикам рис.12. значения КСВ, отвечающие точкам (частотам) половинной мощности, определяют затем экспериментально полосу пропускания  по которым., зная f₀ определяют частные добротности. (рис.13.)

Следует отметить, что  величине  весьма мало отличается от КСВ при резонансе и потому не может быть использована для определения . По этой же причине при величина  также весьма мало отличается от КСВ на резонансной частоте и потому  не может быть использована для определения   . В этих случаях указанные добротности следует определять по  и взаимной связи частных добротностей (19).