Поляризационные аттенюаторы, которые часто называют прецизионными, указанных недостатков не имеют. Аттенюатор состоит из трех волноводных секций, причем крайние секции I и II являются переходами в волноводах от прямоугольного к круглому сечению и закреплены неподвижно относительно друг друга. Средняя секция IIволновод круглого сечения, имеющий возможность вращения вокруг своей продольной оси. Внутри каждой секции имеется поглощающая пластина, причем в секциях I и III они расположены параллельно широким стенкам волновода и выполняют роль фильтра (рис. 5).
Рис. 5
В секции II пластина сориентирована в плоскости
диаметрального сечения волновода. В волноводах круглого сечения
распространяется волна типа , в которую
трансформируется волна типа
,
распространяющаяся в волноводе прямоугольного сечения. Вектор составляющей
электрического поля
волны типа
, распространяющейся в секции II, оказывается по отношению к плоскости
расположенной в ней диэлектрической пластины под углом
и
его можно условно разложить на две составляющие (рис. 5а). Составляющая
параллельная поглощающей пластине,
ею поглощается, а составляющая
,
перпендикулярная плоскости пластины, на выходе секции II круглого волновода имеет минимальные
потери. В волноводе секции III круглого волновода вектор электрического
поля
сориентирован под углом
по отношению к плоскости поглощающей
пластины. Его также можно условно разложить на две составляющие: одна
составляющая, перпендикулярная плоскости пластины (рис. 5б), равна
величине
и проходит секцию II беспрепятственно, а другая,
параллельная плоскости пластины и равная
поглощается.
Таким образом, общее ослабление, создаваемое аттенюатором при развороте
секции II относительно секции I и III на угол
, равно
[дБ], (3)
где
начальное ослабление, когда все три поглощающие пластины находятся в одной
плоскости, т.е. угол
=0.
Согласованная оконечная нагрузка 10 используется для полного поглощения распространяющейся в волноводе волны. Нагрузкой может служить аттенюатор, закороченный с одного конца (рис. 6).
Рис. 6
Суммарное затухание волны
на пути до замкнутого конца волновода равно .
Для уменьшения отражений от входа согласованной оконечной нагрузки поглощающие
пластины выполняются либо с заостренными концами (рис. 6а), либо введение
их в волновод происходит постепенно от стенок к его оси, как это показано на
рис. 6б. Поглощающий элемент может быть выполнен в виде металлизированных
стеклянных пластин (рис. 6в). При этом коэффициент отражения такой нагрузки
менее 0,1% в 12-процентной полосе частот при
.
Коксиально волноводный переход КВП IIизображен на рис. 7 и его можно представить как возбудитель волны в волноводе того или иного типа.
Рис. 7.
Внешний проводник 1
коаксиальной линии 1 подсоединяется к волноводу 2 по периметру
отверстия на его широкой стенке, а внутренний проводник 3 заканчивается
штыревым вибратором 4, углубленным в волновод 2. Наиболее практически
применяемым является зондовый коаксиально-волноводный переход, который может
иметь утолщение на конце (способ увеличения широкополосности КВП). Для
установления в волноводе режима бегущей волны служит реактивная
диафрагма 5, с помощью которой можно получить коэффициент отражения 5% в полосе частот порядка 10÷15%.
Детекторная секция 7 по конструкции и принципу работы практически ничем не отличается от рассмотренной ранее детекторной камеры (см. рис. 2) ДК измерительной линии. В качестве поглотителя мощности используется СВЧ диод. В этой части изложения мы уделим внимание вольт-амперной характеристики диода (рис. 8).
Рис. 8
Известно [3], что участок
ветви характеристики при уровне напряжений на диоде хорошо
описывается квадратичной зависимостью тока от напряжения. При малых уровнях СВЧ
мощности, что обычно имеет место при измерениях в лабораторных условиях (это
делается для обеспечения безопасности персонала), напряженность поля в волноводе,
на которую реагирует чувствительный элемент, соединенный с диодом (петля связи,
штырь и т.п.), меньше граничного уровня
,
т.е. мы заведомо работаем на квадратичном участке вольт-амперной
характеристики. В этом случае ток диода будет прямо пропорционален квадрату
напряженности поля, т.е. мощности электромагнитной энергии. Это обстоятельство
необходимо учесть при измерениях и расчетах.
2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СВЧ УСТРОЙСТВ
2.1. Измерение коэффициентов отражения, стоячей и бегущей волны
Известно [3], что
оптимальным с точки зрения передачи энергии в нагрузку, т.е. к любому
подключаемому к линии передачи СВЧ устройству, является режим бегущей волны.
Это соответствует режиму полного согласования нагрузки с линией передачи. При
этом отраженная от нагрузки волна отсутствует, а модули напряженности поля во
всех сечениях линии передачи постоянны. Отношение комплексной амплитуды
отраженной волны, измеренной по величине напряженности электрического поля , к падающей
(т.е.
поступающей на вход СВЧ устройства энергии) получило название коэффициента отражения
(от нагрузки)
. Для оценки
какой-либо нагрузки необходимо
измерить
и
,
что сделать непосредственно возможно с помощью двойного направленного
ответвителя (см. лабораторную работу №2). Направленный ответвитель
устанавливается между измерительной линией 5 и исследуемым устройством 6 (см.
рис. 1) таким образом, что вход 1 основного волновода подсоединяется к
измерительной линии, а к выходу 2 подсоединяется исследуемое СВЧ
устройство 6. При этом на выходах 3 и 5 вторичных волноводов измеряется
мощность электромагнитной энергии на выходе 5 мощность, пропорциональная
мощности падающей волны, на выходе 3 пропорциональная отраженной волне.
Если полагать, что переходные ослабления С
(см. теоретическую часть лабораторной работы №2) между плечам 1 и 5, 2 и 3
равны, то можно считать, что отношение мощностей на плечах 5 и 3
соответствует коэффициенту отражения
:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.