Колебательные системы СВЧ-диапазона (Лабораторная работа № 4), страница 5

4.3. Определение добротности резонатора в режиме четырехполюсника

Схема измерения для этого случая включения резонатора в измерительный тракт представлена на рис.14. По ширине резонансной кривой рис.15. определяют добротность. Кривую эту можно получить либо перестройкой частоты генератора, следя за постоянством уровня выходной мощности, либо перестройкой самого резонатора.

Исходя из эквивалентной схемы резонатора, включаемого в измерительный тракт в режиме четырехполюсника, можно показать/1./,/3/,что собственная добротность  и нагруженная добротность  определяются через ширину полосы пропускания , резонансную частоту f₀ и значения коэффициентов связи резонатора с внешней цепью со стороны входа  и выхода  по соотношениям

                                                                                        (37)

При слабых уровнях сигнала характеристики детекторов, используемых в измерительных установках, близки к квадратичным. В этом случае полоса   оценивается на уровне половинной мощности на граничных частотах по отношению к мощности, передаваемой через резонатор на центральной частоте. При слабой связи (при )    .

5. Задание, выполняемое при домашней подготовке.

5.1. По данному пособию уяснить   физический смысл основных понятий

Рис.13. Частотная зависимость КСВ в измерительном тракте, нагруженном на резонатор с одним входом.

 

Рис.14. Функциональная схема измерения добротности резонатора с двумя входами

1->ВЧ-генератор; 2-аттенюатор или вентиль развязки; 3-исследуемый резонатор; 4-детекторная секция; 5-измерительный усилитель; б-оконечныи индикатор.

Рис.15.  Резонансная кривая резонатора, включенного в режиме четырехполюсника

параметров, характеризующих СВЧ-колебательные системы, освоить методику расчета собственной добротности прямоугольного резонатора и изучить методы измерения коэффициента связи, резонансной частоты и добротности.

5.2. Рассчитать длину d  прямоугольного резонатора для колебаний Н₁₀₁ , Н₁₀₂  и Н₁₀₃ из соотношения

Значения поперечных размеров резонатора следует взять из выше приведенного примера расчета. Резонансная частота задается преподавателем.

5.3. Рассчитать собственную добротность прямоугольного резонатора для колебаний Н₁₀₂  и Н₁₀₃,используя значения d из п.5.2. Значение величин  также взять из примера. Значение  задается преподавателем.

6. Экспериментальная часть

6.1. Подготовить измерительную установку к работе согласно п.п.4. лабораторной работы I,выполнив соединения для измерительной головки с волновым сопротивлением W₀ = 75 Ом,

6.2. Настроить волномер на частоту f₀ ,заданную преподавателем и установить начальную частоту и полосу качания равные f_min=0.95f₀; f_max-f_min=0.1f₀ соответственно.

6.3. Откалибровать измерительную установку по короткозамыкателю для измерения КСВ на заданной частоте f_0.

6.4. Снять зависимость коэффициента связи макета исследуемого резонатора с линией связи (с измерительным трактом) от глубины погружения зонда в полость резонатора, соблюдая следующую последовательность;

- вход макета резонатора подсоединить вместо короткозамыкателя к выходу выносной измерительной головки;

- установить по указаниям  преподавателя глубину погружения зонда отвечающей связи близкой к критической, нажать клавишу КСВ и, включив генерацию произвести настройку резонатора на частоту f₀, регулируй длину поршня до совмещения минимума резонансной кривой с меткой волномера. При необходимости сле­дует увеличить чувствительность канала, отраженной переключателем “пределы измерения дб”;

- регулируя в небольших пределах глубину погружения зонда и подстраивая поршнем резонансную частоту резонатора до величины   f₀, добиться значения ;