Погрешности измерений. Измерение токов и напряжений. Приборы анализа электрических сигналов. Измерение напряженности поля и помех, страница 11

Рассмотренные выше измерители малых мощностей перекрывают весь СВЧ диапазон и наиболее употребительны в технике связи, для измерения более высоких мощностей (от единиц Вт до кВт) легко решаются, если между источником СВЧ энергии и измерительной головкой включить делитель мощности (градуированный аттенюатор или напраленный ответвитель).

            Градуированный аттенюатор выполняется  виде отрезка длинной линии (коаксиала, волновода) запредельного типа с известным погонным затуханием, либо величина затухания в линии регулируется путем перемещения ромбовидной поглощающей пластины от боковой поерхности волновода до его середины (пучности вектора поля).

Особую роль играют в технике измерений направленные ответвители, которыые выполняют две роли:

1)  ослабление в заданное число раз мощности, необходимой для измерения;

2)  выделение мощности заданного направления (падающей, либо отраженной).

Таким образом, с помощью направленных ответвителей (НО) удается измерить исходную млощность СВЧ, а так же обеспечить измерение коэффициента отражения (Г_от).

«НО» строятся в коаксиальном, волноводном или полосковом (ленточном) исполнении и представляют собой две длинных линии, которые связаны между собой двумя элементами связи, разнесенными на . Простейшие элементы связи – небольшие щели (отверстия) в боковых стенках волноводов (или коаксиалов). На рисунке 3.8 изображен волноводный НО.

Энергия падающей волны в отрезке волновода 1 распространяется вправо и возбуждает на двух элементах связи () вторичные сферические волны, которые в волноводе 2 будут

                        Рисунок 3.8

синфазно складываться в прямом направлении, но вычитаться в обратном и остатки их поглотятся в нагрузке. Если рассмотреть условия прохождения отраженной мощности Р_отр из волновода 1 в волновод 2, то картина изменитья на противоположную: Р_отр будет суммироваться в направлении справа налево и тут же поглощаться в нагрузке, а в направлении открытой части волновода 2 оба сигнала будут Р_отр будут вычитаться. Из-за малости элементов связи «НО» обладает ослаблением в прямом направлении: (дБ), где - величина падающей мощности во втором волноводе, и коэффициентом направленного действия (дБ). Обычно С имеет величину (10 – 30) дБ, то есть «НО» ослабляет основной сигнал в 10 – 1000 раз, что позволяет измерителям мощности, включенным на выход 2 «НО» измерять  или  часть Р_пад (тем самым расширить пределы измерения ваттметра М3-1).

            Коэффициент Д имеет величину от 20 до 40 дБ, то есть если в волноводе 1 одновременно распространяются Р_пад и Р_отр, то на выходе 2 ΔР_отр меньше ΔР_пад в 100 или 10000 раз! Напрвленный ответвитель позволяет выделить один вид распространения СВЧ энергии. Отсюда следует вывод: если к отрезку волновода с двух сторон подключить два «НО» с противоположной конфигурацией, то получим возможность контролировать Г_отр, взяв их отношение.

            Для автоматизациип процесса согласования в СВЧ диапазоне служит прибор – рефлектометр (рисунок 3.9).

                                                            Рисунок 3.9

            В рефлектометре с помощью двух «НО» выделяется ΔР_пад и ΔР_отр, которые с помощью двух зондов поступают на детекторы Д1 и Д2, постоянные токи которых приложены к двум катушкам измерительного механизма – ИМ. Если эти катушки разместить на вращающейся рамке под углом (30⁰ – 90⁰ , в зависимости от формы магнитного поля в зазоре), то получим магнитоэлектрический логометр – прибор, в котором угол поворота стрелки (рамки) . Таким образом, на выходе логометра угол отклонения . С помощью рефлектометра инженер связи легко произведет согласование генератора СВЧ с любой нагрузкой, добиаясь наилучшего.

            4 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫ

             Время Т и частота F взаимосвязанные физические единицы: , поэтому методы измерения также оказываются близкими. Создав высокостабильный генератор синусоидальных колебаний, мы тем самым обеспечим точное измерение любых временных интералов, зная период колебания.