Материал: t5IRtEfj9y

Рис. 2.3

рому скользит каретка зонда, связанная с змерительной линейкой. Сигнал, снятый измерительной линией, через детектор поступает на вход индикатора.

Для измерения характеристик микрополоскового резонатора используется панорамный измеритель коэффициента стоячей волны (КСВ) и ослаблений – прибор, предназначенный для наблюдения на экране и измерения частотных зависимостей КСВ и ослаблений (модуля коэффициента передачи/коэффициента отражения). Прибор обеспечивает измерение КСВ в пределах от 1.0 до 6.0 и обеспечивает измерение коэффициента передачи четырехполюсников от 0 до –40 дБ. Частотный диапазон прибора лежит в диапазоне от 1 до 10 ГГц (определяемом сменными СВЧ-блоками).

Схема измерительной установки в режиме измерения КСВ и характеристики передачи показана на рис. 2.5, а и 2.5, б соответственно. Панорамный измеритель КСВ состоит из следующих основных блоков и узлов: генератора

11

качающейся частоты 1, индикатора КСВ и ослаблений 2 и блока направленных ответвителей 3 – 5 с СВЧ-детекторами 8. Принцип действия панорамного измерения КСВ состоит в следующем. Генератор СВЧ 1 вырабатывает СВЧ-колебания с частотой, изменяющейся по пилообразному закону. Значения начальной и конечной частот устанавливаются ручками «F1F0» и «F2∆F», располагающимися на передней панели генератора. Мощность СВЧ поступает на блок направленных ответвителей 3 и 4. Направленный ответвитель 3 ответвляет часть мощности, пропорциональную падающей мощности, и направляет в детектор 8. Направленный ответвитель 4 ответвляет часть отраженной от объекта исследования 7 мощности и направляет в детектор 8. Сигналы, соответствующие значениями падающей и отраженной мощностей, после детектирования подаются в индикаторный блок. В индикаторном блоке производятся усиление и сравнение двух сигналов. В результате, опреде-

ляется отношение Г = UотрUпад и подается на индикатор. При изменении

частоты на экране появляется зависимость |Г| от частоты. Для удобства измерений шкала индикатора проградуирована в единицах КСВ и переключается при изменении пределов измерений переключателем «Пределы». Механический визир шкалы и совмещенный с ним электронный визир, представляющий собой светящуюся линию на экране индикатора, перемещаются с помощью ручки «Отсчет».

Блок-схема установки для измерения частотной зависимости коэффициента передачи показана на рис. 2.5, б. Направленный ответвитель 5 ответвляет часть мощности, прошедшей через исследуемый элемент СВЧ-тракта 7, и направляет в детектор. Поступившие в индикаторный блок 2 сигналы, соответствующие мощности падающей и прошедшей волн, обрабатываются в блоке 2, в результате чего на экране индикатора наблюдается АЧХ исследуемого элемента СВЧ-тракта.

2.3.Порядок выполнения работы

2.3.1.Исследование микрополосковой линии

1.Собрать схему, приведенную на рис. 2.3:

–соединить СВЧ-кабелем выход генератора и вход измерительной ли-

нии;

12

– соединить выход детекторной головки измерительной линии со входом измерительного прибора (индикатора – осциллографа или милливольтметра). 2. Включить приборы и дать им прогреться 5 мин.

4.Установить нужную частоту (минимальную частоту диапазона генератора).

5.Установить каретку зонда измерительной линии в среднее положение.

6.Ручками настройки генератора (частота, мощность (–dB)) и головки детектора получить сигнал на измерительном приборе.

7.Вращая ручку нониуса измерительной линии, снять распределение амплитуды стоячей волны вдоль МПЛ.

8.Проделать те же измерения на другой частоте (на максимальной частоте диапазона генератора).

2.3.2.Измерение характеристик микрополоскового резонатора

1.Подготовить к работе установку для измерения характеристик МПР:

–установить ручки управления на передней панели ГКЧ в следующие положения:

ручку «F1 F0» в левое, а ручку «F2 ∆F» в правое крайнее положения;

ручку «Уровень» в крайнее правое положение; переключатель «АМ» в положение «Внутр.»; переключатель «Внеш.» в положение «АМ»; переключатель «Вр. перестройки S» в положение 0.08; переключатель «Режим перестройки» в положение «Внутр.»;

–установить органы управления на передней панели индикатора КСВН

и0 в следующие положения:

переключатель «Пределы» в положение 0 дБ; кнопку «М» в нажатое положение; кнопку «Лог» в нажатое положение; кнопку «–10 дБ» в нажатое положение; кнопку «Коррек.» в ненажатое положение; ручку «Метка» в среднее положение.

2.Включить генератор и индикатор КСВН. Дать прогреться в течение 5 мин.

3.Включить СВЧ-блок генератора.

4.Включить индикатор КСВ.

13

5.Произвести калибровку индикатора:

–собрать схему по рис. 2.5, б, исключив из нее исследуемый объект;

–установить переключатель «Пределы» в положение «Пад.»;

–установить ручкой «Отсчет» визир на «0» верхней шкалы;

–установить ручками «Уровень» и «Пад.» требуемый уровень падающей мощности, совмещая на экране линию уровня мощности с линией электронного визира;

–установить переключатель «Пределы» в положение 0 дБ;

–установить ручкой «Калибр.» луч на нулевой уровень.

6.Собрать схему по рис. 2.5, б.

7.Получить на экране индикатора КСВ резонансную характеристику передачи МПР, вращая ручки «F1» и «F2». Зарисовать характеристику.

8.Найти метку, вращая ручки «M1» и «Амплитуда M1».

9.Произвести необходимые измерения:

–установить положение максимума с помощью ручки «Отсчет»;

–измерить резонансную частоту резонатора f0, соответствующую мак-

симуму коэффициента передачи, перемещая метку на экране индикатора;

–измерить с помощью ручки «Отсчет» коэффициент передачи резонатора на частоте f0;

–определить ширину ∆f резонансной кривой в положении ручки «Отсчет» –3 дБ от измеренного максимума коэффициента передачи;

–проделать те же операции при ручном варьировании частоты.

10.Собрать схему по рис. 2.5, а.

11.Измерить с помощью ручки «Отсчет» значение КСВ на резонансной частоте резонатора.

12.Измерить линейкой длину МПР.

2.4.Содержание отчета

1.Схемы экспериментальных установок.

2.Тип и основные характеристики панорамного измерителя КСВ и ослаблений.

3.Краткое описание объектов исследования и эскиз, поясняющий их конструкцию.

4.Результаты измерений параметров МПР:

14

–частотная характеристика передачи резонатора с указанием резонансной частоты и частот, соответствующих краям полосы, по которым определяется добротность;

–значение добротности резонатора;

–значение εэф, рассчитанные по (2.1) из измеренных значений резонанс-

ной частоты и длины резонатора.

5.Результаты исследования МПЛ:

–зависимость длины волны в МПЛ от частоты, полученную экспериментально;

–зависимость длины волны в МПЛ от частоты, полученную теоретически с указанием значения εэф;

–распределение поля вдоль МПЛ.

6.Выводы.

2.5.Контрольные вопросы

1.Что такое эффективная диэлектрическая проницаемость микрополосковой линии передачи? Как определяется длина электромагнитной волны, распространяющейся в микрополосковой линии передачи?

2.Что такое фазовая и групповая скорости электромагнитной волны TEM-ти- па в микрополосковой линии передачи? Какие параметры микрополосковой линии передачи влияют на фазовую и групповую скорости волны?

3.Какова структура поля электромагнитной волны, распространяющейся в микрополосковой линии передачи? Какие граничные условия для электрического и магнитного полей реализуются на концах микрополоскового резонатора?

4.Что такое добротность резонатора? От чего зависит добротность микрополоскового резонатора?

5.Как определяются резонансные частоты микрополоскового резонатора? Как влияют параметры микрополоскового резонатора на спектр резонансных частот?

15