Устройства СВЧ и антенны. Техническая электродинамика и устройства СВЧ. Устройства СВЧ: Методические указания к лабораторным работам, страница 7

5.  Оценить эффективность возбуждения и излучения щелей короткозамкнутого отрезка волновода (рис. 16,б). Для этого необходимо подключить его к измерительной линии, и поочередно закрывая щели (сначала продольную, а затем поперечную) подвижно-съемным экраном измерить величину КБВ. Сравнить замеренную КБВ с КБВ открытого конца волновода.

6.  Определить эквивалентную нормированную проводимость заданной преподавателем нагрузки (в качестве такой нагрузки может быть любое СВЧ устройство), подсоединив ее к выходному фланцу измерительной линии (см общие методические указания).

7.  Произвести согласование заданной нагрузки с волноводной линией передачи измерительной линии. Для этого между нагрузкой и линией передачи подключить согласующую волноводную секцию (рис. 16,г) – волноводный трансформатор. Затем пользуясь методикой, изложенной в разделе общих методических указаний, определить место введения реактивного согласующего штыря (т.е. координаты его расположения в согласующей секции) и установить его в найденном сечении. Следующим этапом зонд измерительной линии установить в один из минимумов электрического поля  медленно погружая реактивный штырь в волновод согласующего трансформатора добиваются увеличения показаний измерительного прибора. При этом контролируют величину электрического поля в максимуме  стоячей волны в линии, которая должна одновременно уменьшаться. Критерием согласования является равенство  и . Улучшить эффект согласования можно иногда путем небольшого смещения реактивного штыря относительно расчетного положения.

8.  По круговой диаграмме определить эквивалентную проводимость согласующего штыря. Для этого следует заменить подключенную нагрузку металлической пластиной, создав режим короткого замыкания, и замерить величину КБВ, после чего воспользоваться методикой, изложенной во второй части методических указаний.

9.  Повторить пункты 7 и 8 для случая подключения между волноводом измерительной линии и заданной нагрузкой двухшлейфного волноводного трансформатора. Однако необходимо иметь ввиду, что осуществлять настройку трансформатора следует путем последовательного и поочередного медленного погружения первого и второго зондов в волновод. Причем, настройку каждого шлейфа производят до тех пор, пока не обеспечат максимальное значение электрического поля в минимуме стоячей волны. Затем переходят к настройке другого штыря и т.д.

5. Содержание отчета

1.  Схема измерительной установки с описанием особенностей методики измерения основных характеристик.

2.  Описание конструкции и принципа работы измерительной линии.

3.  Результаты измерений в виде таблиц, графиков.

4.  Выводы по работе, включая предложения по улучшению методик измерений и конструкций исследуемых СВЧ узлов.

6. Вопросы для самопроверки

1.  Какова конструкция измерительной линии, и с какой целью она используется в технике СВЧ?

2.  Каковы особенности использования волноводных линий передач, их основные свойства и характеристики?

3.  Расскажите л методике измерения длины волны в волноводе. Оцените погрешность измерения. От чего в данном случае она зависит?

4.  Что такое круговая диаграмма полных сопротивлений, для чего она применяется?

5.  Какова методика определения параметров согласующего трансформатора по круговой диаграмме?

6.  Каковы конструктивные особенности реактивных элементов на СВЧ?

7.  К чему сводится методика согласования линии передачи с нагрузкой?

8.  Что такое КСВ,КБВ и Гн? Какова методика их измерения?

9.  Чем объяснить различную излучающую способность щелей, прорезанных в стенках прямоугольного волновода?

Литература: [5], с. 63–76; [4], с. 3–15.

РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ направленных ответвителей

1. Цель работы

Целью настоящей работы является изучение конструкций и принципов действия направленных ответвителей, исследование их характеристик и свойств; освоение методами их экспериментального исследования, приобретение навыков практической работы с измерительной аппаратурой и использования направленных ответвителей в технике СВЧ.

2. Краткие сведения из теории

Направленный ответвитель – это согласованный восьмиполюсник, предназначенный для направленной передачи из СВЧ тракта части электромагнитной энергии падающей или отраженной волны. Ответвитель состоит из двух связанных между собой линий – основной (волновод с плечами 1 и 2), по которой проходит основной поток электромагнитной энергии, и вспомогательной (волновод с плечами 3 и 4), куда ответвляется часть энергии (см. рис. 17).

Разделение падающей и отраженной волн (результат интерференции волн, возбуждаемых в плечах вспомогательной линии) определяет основное свойство направленного ответвителя, которое и используется для измерения коэффициента отражения  (см. формулу  (4)).

Среди характеристик направленного ответвителя прежде всего отметим коэффициенты переходного ослабления С и направленности D:

 (дБ);                                                                              (14)

 (дБ),                                                                              (15)

где  – мощности электромагнитной волны на соответствующих плечах.

Коэффициент переходного ослабления С зависит от размеров, числа, положения, типа элементов связи и может меняться от нуля до бесконечности. Ответвители с величиной переходного ослабления С=3 дБ, к которых электромагнитная энергия делится поровну между плечами 2 и 4, называются мостами. Если С >2, то такие устройства называются ответвителями со слабой связью; их можно отнести к развязывающим устройствам. Существуют Ответвители с полной связью, передающие всю мощность в одно из плеч вспомогательной линии. Идеальный направленный ответвитель при условии полного согласования со стороны всех его плеч имеет . На практике осуществить полное согласование даже на одной частоте невозможно. Направленные Ответвители конструктивно могут быть выполнены на основе волноводных, коаксиальных, полосковых и других линий передач. Различают Ответвители с одним или несколькими отверстиями связи, с распределенной связью.