Основные особенности измерений на СВЧ. Последовательность установки частоты

ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ

Основные особенности измерений на СВЧ

Измерения на СВЧ сводятся либо к оценке коэффициента отражения (входного сопротивления) различных волноводных устройств, либо к оценке уровня сигнала (мощности или напряженности поля) на выходе устройств СВЧ генераторов, антенн и т.п.

Источником сигнала  служит СВЧ генератор на клистроне, в качестве индикаторов используются детекторные приемники, распределение напряженности поля в волноводе определяется с помощью измерительной линии.                                   

Рассмотрим основные особенности измерительных приборов и методику радиоизмерений на СВЧ.

Генераторы  

На рис. 1 приведена типичная схема СВЧ генератора.

СВЧ сигнал генерируется отражательным клистроном и через узлы установки выходной мощности, развязывающее устройство поступает в волноводный тракт.

Частота сигнала, генерируемого отражательным клистроном, зависит, как известно, от двух параметров: настройки объемного резонатора и напряжения на отражателе. Перестройка объемного резонатора изменяет генерируемую частоту на несколько тысяч мегагерц и используется для грубой установки частоты. Напряжение на отражателе изменяет частоту на несколько десятков мегагерц; эта регулировка используется обычно для более точной установки частоты. В генераторах СВЧ соответствующие регулировки осуществляются с помощью ручек "Частота ("Установка, частоты") и "Отражатель". Так как одно и то же значение частоты может быть установлено при разных взаимных положениях этих ручек, необходим контроль частоты, который осуществляется с помощью волномера - перестраиваемого объемного резонатора, на шкале которого нанесены значения резонансной частоты. Волномер связан с волноводным трактом генератора; если частота настройки генератора совпадает с частотой СВЧ сигнала, амплитуда колебаний в резонаторе максимальна. Сигнал с выхода резонатора поступает на стрелочный прибор, максимальное показание которого свидетельствует о настройке на заданную частоту. Обычно на приборе имеется ручка "Чувствительность волномера", позволяющая подобрать величину отклонения стрелки, удобную для настройки.

При перестройке объемного резонатора меняются условия возбуждения колебаний в отражательном клистроне, а при значительной перестройке частоты может возникнуть необходимость изменить напряжение на отражателе. Кроме того, может возникнуть необходимость в подстройке устройства связи клистрона с волноводом ручкой "Коррекция". Критерием настройки этих двух параметров является максимальная мощность СВЧ сигнала в волноводном тракте. Для контроля мощности служит измеритель мощности - мост постоянного тока; в одно из его плеч включен термистор (резистор, сопротивление которого зависит от температуры), помещенный в волноводную секцию. В одну из диагоналей моста подается постоянное напряжение, которое можно изменять ручками "Установка нуля". Индикатором служит микроамперметр, используемый в волномере, переключаемый тумблером "Волномер-термистор" к соответствующей цепи. СВЧ мощность подогревает термистор, изменяя тем самым его сопротивление и вызывая разбаланс моста.

Последовательность установки частоты

1. Включить прибор и прогреть в течение 15-20 мин.

2. Если в приборе имеется несколько диапазонов, установить нужный ручкой "Диапазон".

3. Ручкой " Частота" установить заданное значение частоты.

Примечание. Как правило, в СВЧ генераторах шкала частот проградуирована в безразмерных единицах; в этом случае на приборе должна быть табличка перевода делений шкалы в значения частоты.

4. Ручку  "Установка мощности" или "Начальный уровень" установить в положение, соответствующее минимальному уровню выходной мощности. Сбалансировать термисторный мост. Ручку "Установка мощности" или "Начальный уровень" поставить в положение, соответствующее максимальному уровню выходной мощности.

5. Вращая ручки "Отражатель" и  "Коррекция",  добиться  максимального отклонения стрелки индикатора при этой мощности.

6. Установить на шкале волномера заданное значение частоты.

7. Подключить индикаторный прибор к волномеру и, плавно вращая ручки "Частота" и "Отражатель",  добиться максимального  отклонения стрелки.

Примечание. При изменении напряжения на отражателе  изменяется и мощность, генерируемая клистроном. Поэтому при выполнении п. 7 желательно пользоваться в основном ручкой "Частота";  если же в  ходе настройки  пришлось  существенно  изменить положение ручки "Отражатель", необходимо вновь проделать операции по пп. 5 и 7.

Переключатель "Род  работы"  позволяет  изменять вид модуляции генератора. В положении "Внешн." или "Н.Г" модуляция отсутствует. В положении "Внутр."  или "     " на отражатель клистрона от генератора, имеющегося в приборе, поступает прямоугольное напряжение с частотой 1  кГц,  в результате чего СВЧ сигнал будет промодулирован по амплитуде. В лабораторных работах используется именно этот вид  модуляции, т. к. индикатором служат микровольтметры переменного тока (измерительные усилители).

Узел установки мощности состоит из одного или нескольких аттенюаторов. Основная деталь аттенюатора - диэлектрическая  пластина, покрытая поглощающим  слоем и помещенная в волновод параллельно узкой стенке.  При вращении ручки регулировки аттенюатора поглощающая пластина перемещается поперек широкой стенки.  Если пластина расположена у узкой стенки - поглощение минимально; при приближении ее к оси волновода поглощение растет и достигает максимума,  когда пластина находится