Основы метрологического обеспечения. Краткий исторический обзор развития метрологии. Нормативные документы, регламентирующие метрологическое обеспечение, страница 37

Рис.15.6. Измерение больших (малых) сопротивлений электронным омметром по схеме стабилизированного тока

Если входное сопротивление усилителя R_BX >> R₀, и R_X > R₀, то измеряемое сопротивление определяется выражением

, где К – коэффициент передачи усилителя.

Для малых сопротивлений (на рис. 15.6 обозначено в круглых скобках), когда R_X  < R₀ , используется формула

.

Измерение средних и больших сопротивлений с помощью электронного омметра осуществляется по схеме, изображенной на рис. 15.7, которая называется схемой преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение.

Рис. 15.7. Измерение средних и больших (малых около Ома) сопротивлений электронным омметром по схеме преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение

Измеряемое сопротивление определяется

.

Поменяв местами R_X и R₀, получим схему, пригодную для измерения малых сопротивлений  (от единиц Ом).

.

Погрешности электронных омметров значительные, порядка 2 – 4 %.

15.4. Особенности измерения параметров СВЧ- устройств

К СВЧ – устройствам относятся: коаксиальные, волноводные и полосковые тракты (линии передач), двухполюсные, четырех полюсные и многополюсные устройства, работающие на частотах от 300 МГц до 300 ГГц.

Главные особенности измерения в СВЧ – диапазоне состоят в следующем, во- первых, соизмеримость длины волны колебания с геометрическими размерами элементов: во вторых, наличие пространственного электромагнитного поля в линиях передач, которое и является основным носителе м электрической энергии.

Измерение параметров СВЧ – устройств выполняется двумя основными способами:

- с помощью измерительной линии анализируется распределение электромагнитного поля в СВЧ – тракте и расчетным путем определяются искомые параметры;

- посредством автоматических измерителей панорамного типа, основанных на раздельном измерении падающей и отраженной электромагнитных волн.

Поскольку размеры СВЧ – узлов измерительной линии соизмеримы с длиной волны электромагнитных колебаний, то в ней устанавливаются, в зависимости от характера нагрузки режимы бегущих, стоячих или смешанных волн.

Тема 7. Измерения СВЧ сигналов

Лекция 16. Измерения характеристик СВЧ сигналов

16.1. Измерение коэффициентов отражения, бегущей и стоячей волны.

16.2. Измерение длины волны СВЧ с помощью измерительной линии.

16.3.Измерения амплитудно-частотных характеристик радиотехнических устройств.

16.1. Измерение коэффициентов отражения, бегущей и стоячей волны

Коэффициент отражения Г в конце измерительной линии в комплексной форме записи определяется как отношение комплексных амплитуд отраженной Е₀ и падающей Е_П  волн

,                   

где              

- фазовый угол комплексного коэффициента отражения;

λ – длина волны электромагнитного колебания СВЧ;

ℓ_СМ – величина смещения первого минимума коэффициента отражения относительно условного конца измерительной линии. Условный конец измерительной линии задается, например, при ее закорачивании.

Комплексный коэффициент отражения можно выразить через параметры нагрузки и волновое сопротивление измерительной линии

,     где Z_H  - комплексное сопротивление нагрузки измерительной линии;

 - волновое сопротивление измерительной линии на высоких частотах с распределенной индуктивностью L и С емкостью на единицу длины.

Значения параметров, входящих в выражение , проиллюстрировано на рис. 16.1

Рис. 16. 1 Распределение электромагнитного поля СВЧ вдоль измерительной линии в различных режимах: а – бегущей волны;  б – короткого замыкания; в – холостого хода; г – смешанных волн

Коэффициент бегущей волны

   

и коэффициент стоячей волны

,    где Е_MIN  и  Е_MAX – соответственно минимальная и максимальная амплитуда смешенной      волны.

Из 2-х последних выражений следует, что

.

Поскольку Е_MAX = |E_П| + |E₀|  и   Е_MIN = |E_П| - |E₀|, то

.

Из этого выражения получим модуль коэффициента отражения

.