Основы метрологического обеспечения. Краткий исторический обзор развития метрологии. Нормативные документы, регламентирующие метрологическое обеспечение, страница 38

Можно определить активную, R_H и реактивную Х_Н составляющие полного (комплексного) сопротивления Z_H  нагрузки измерительной линии

Z_H = R_Н + jX_H, где ;

.

16.2. Измерение длины волны СВЧ с помощью измерительной линии

С помощью измерительной линии реализуется метод исследования СВЧ волн путем анализа распространения электромагнитных колебаний.

Конструкция любой измерительной линии должна содержать продольную неизлучающую щелевую секцию, зондовую головку в качестве измерительной антенны с детектором и каретку с механизмом перемещения зондовой головки вдоль щелевой секции.

Конструктивная схема измерительной линии приведена на рис. 16. 2, где обозначено: 1 – отрезок стандартного прямоугольного волновода, оканчивающегося фланцами для подключения измерительного генератора и измеряемого СВЧ – элемента. Из теории СВЧ – устройств известно, что для поля волны Н₁₀ продольная щель будет неизлучающей, если она прорезана точно посредине широкой стенки волновода. Длина щели должна быть достаточной для фиксации нескольких узлов и пучностей стоячей волны.

Рис. 16.2 Конструктивная схема измерительной линии

Зондовая головка состоит из зонда 2 в виде тонкого вертикального штыря, глубина погружения которого в линию может изменяться с помощью микрометрического винта 3, резонансной системы с настроенными поршнями 4 и СВЧ  - диода 5, помещенного в специальную детекторную камеру.  Штыревой зонд реагирует на электрическую составляющую поля Е в линии, причем наводимая ЭДС пропорциональна глубине его погружения в линию.

Введение зонда в щель эквивалентно включению комплексной проводимости, реактивная составляющая которой искажает картину поля в измерительной линии и поэтому она должна быть скомпенсирована. Это достигается настройкой зондовой головки в резонанс с помощью бикоаксиального резонатора, рабочий объем которого изменяется поршнями 4 до получения максимального тока (напряжения) детекторного СВЧ диода 5 .

Каретка 6 предназначена для перемещения зондовой головки вдоль линии и определения ее положения с помощью измерительной линейки 7.

Расстояние между зафиксированными пучностями (или узлами) соответствует длине исследуемой электромагнитной волны СВЧ диапазона.

Точность измерения длины волны составляет обычно 2-5%.

16.3 Измерения амплитудно-частотных характеристик радиотехнических устройств

Среди динамических характеристик, а именно: временных и частотных, амплитудные частотные характеристики находят широкое применение в радиотехнике.

Амплитудно-частотная характеристика Н(ω) представляет собой зависимость отношения амплитуды выходного сигнала Ysinωt исследуемого динамического объекта в установившемся режиме к амплитуде входного гармонического сигнала Xsinωt от значения круговой частоты этого входного гармонического сигнала

.   

Типовая функциональная схема для измерения амплитудно-частотной характеристики динамического объекта представлена на рис. 16.3

Рис. 16.3 Типовая функциональная схема для измерения амплитудно-частотной характеристики динамического объекта

На рис. 16.3 пунктирной линией показано подключение измерительного устройства с двумя измерительными входами, например, двух лучевого осциллографа.

Требования, предъявляемые к задающему генератору гармонического сигнала, состоят в том, чтобы его выходные элементы не оказывали влияния на динамические свойства исследуемого объекта. Обычно эти требования удовлетворяются выбором соответствующей мощности генератора и согласованием сопротивлений его выходных элементов с сопротивлением входных цепей исследуемого динамического объекта.

Метрологические характеристики измерительного устройства должны удовлетворять принципу невнесения влияния его входных цепей на работу исследуемого динамического объекта. Это достигается наличием большого входного омического (активного) сопротивления измерительного устройства в области низких частот задающего генератора гармонического сигнала и малыми паразитными реактивными составляющими входных цепей измерителя при воздействии высокочастотных задающих сигналов.