Другие предметы \ Антенно-фидерные устройства

Исследование элементов и узлов коаксиального тракта. Распределение напряжённости электрического поля вдоль измерительной линии при согласованной нагрузке в виде таблицы и графика, значение КСВ, страница 2

2.2  Входное сопротивление фидера

Известно, что входное сопротивление линии длиной l зависит от режима в линии, т.е. от соотношения между величинами ZС и ZН:

,                                (2.3)

где b=2p/L - фазовая постоянная, L - длина волны в линии.

Если (при определённом соотношении между l и L) на входе фидера будет наблюдаться максимум или минимум стоячей волны напряжённости электрического поля, то входное сопротивление фидера будет чисто активным:

.                      (2.4)

В остальных случаях входное сопротивление фидера носит комплексный характер. В случае короткого замыкания линии (ZН=0) или холостого хода на выходе (ZН=¥) в линии устанавливается режим чисто стоячих волн (КСВ=¥), входное сопротивление линии чисто реактивно, если линия однородна и без потерь:

 .            (2.5)

При наличии потерь, как в исследуемых в данной работе коаксиальных кабелях, даже при КЗ и ХХ на выходе линии, её входное сопротивление помимо реактивной будет содержать и активную составляющую.

2.3.  Измерение КСВ

При перемещении зонда с кристаллическим детектором вдоль измерительной линии непосредственно измеряется не напряжённость электрического поля, а выпрямленный ток детектора. Зависимость же между током детектора Iq и приложенным полем Е не является линейной. Она определяется свойствами детектора и режимом его работы, в первую очередь величиной Е.

Опыт показывает, что для современных кристаллических детекторов при выпрямленных токах порядка нескольких микроампер характеристику детектора приблизительно можно считать квадратичной.

То есть, при Iq £ 10 мкА

      

;              .                            (2.6)

Во всех остальных случаях необходимо снимать градуировочную характеристику детектора.

2.4. Определение lmin

Непосредственное измерение расстояния от нагрузки до ближайшего минимума Е не всегда практически осуществимо, например, при очень короткой длине волны и при наличии переходов между измерительной линией и нагрузкой. Указанное затруднение обычно обходят с помощью опыта короткого замыкания нагрузки, поясняемого на рис.2.1. При коротком замыкании измерительной линии фиксируется положение одного из минимумов напряжённости Е, находящееся в пределах рабочего участка измерительной линии (=1). Затем к измерительной линии подключается нагрузка и находится положение минимума, ближайшего к  ранее найденному со стороны генератора (=2). Расстояние между двумя найденными положениями минимумов в точности равно расстоянию от нагрузки до ближайшего минимума напряжённости lmin =1 см.

Поскольку на диаграмме полных сопротивлений необходимо откладывать lmin / L, то L  можно непосредственно определить из описанного выше опыта короткого замыкания измерительной линии, как удвоенное расстояние между соседними минимумами стоячей волны. Λ=(3-1)∙2=4 см

2.5.   Измерение затухания в коаксиальном фидере с помощью измерительной линии

При распространении электромагнитной энергии по линии передач с потерями поле в линии изменяется по закону:

,                                   (2.7)

где a - постоянная затухания, b=2p/L - фазовая постоянная, Е0 и w - амплитуда и частота поля.

Согласно формуле (2.7) при длине линии, равной единице, напряжённость поля уменьшается в еa раз, а мощность, пропорциональная квадрату напряженности, уменьшается в е2aраз. Следовательно, если РВХ  - мощность на входе исследуемого фидера длиной l, то мощность на выходе  этого фидера запишется:

        .                (2.8)

Коэффициент отражения на входе фидера будет равен:

,                                           (2.9)

где ½Р0½ - модуль коэффициента отражения от нагрузки; a - постоянная затухания; 2l – путь волны, распространяющейся от входа фидера до его нагрузки и обратно. Если кабель на конце короткозамкнут, то Р0=1 и ½Р½=е-2al.

Величина коэффициента отражения связана с КБВ выражением:

поэтому для короткозамкнутого кабеля получим:

.                       (2.10)

Тогда с учётом формулы (2.9) потери в исследуемом фидере в децибелах можно определить:

= 9,56 дБ.                            (2.11)

Значение КБВ легко определяется экспериментально.

3.  Распределение напряжённости электрического поля вдоль измерительной линии при согласованной нагрузке в виде таблицы и  графика, значение КСВ.

Х (

I (мкА)

Согласованная нагрузка

Короткое замыкание

Холостой ход

0 см)

11,0

58,1

1,5

0,2

12,1

55,4

10,7

0,4

13,3

35,6

36,6

0,6

13,5

9,5

49,8

0,8

13,6

2,3

54,3

1,0

14,6

1,6

52,9

1,2

14,8

5,4

47,6

1,4

14,9

20,2

25,7

1,6

14,3

54,3

15,4

1,8

15,3

56,1

3,1

2,0

15,4

59,5

2,7

2,2

15,5

54,7

3,4

2,4

16,6

35,4

23,8

2,6

16,8

25,3

45,4

2,8

16,7

3,6

56,7

3,0

16,6

3,2

54,6

3,2

16,6

22,4

29,3

3,4

16,4

29,4

18,8

3,6

15,6

32,3

11,9

Скачать файл