|
| |
|
Слаботочка Книги Рассмотрим метод измерения резонансной частоты, добротности, ТКЧ, TKQ, ДР, основанный на резонансе коэффициента передачи отрезка волновода с включенным в него исследуемым ДР. При резонансе часть мощности, протекающей по линии, потреб-тяется в ДР или отражается от него, обеспечивая значительное затухание проходящего сигнала. При расстройке практически вся мощность проходит на выход. Собственную добротность при произвольной связи ДР с линией передачи можно определить из соотношения Qo =/о /(А/)а, (6.1) где а - произвольное число, определяющее уровень, на котором измеряют величину расстройки (А/а). Соотношение между величиной а, коэффициентом передачи по мощности То (дБ) на резонансной частоте и коэффициентом передачи Та (дБ), при котором измсряют ширину полосы резонансной кривой, имеет вид lOlg ri+f . (6.2) S 10 15 20 То 7 В 5 100.1T, 10 15 20 25 7о 7 В,5
S 10 15 го Z5 То Рис. 6.1. Зависимость Tq- при различном а 15 Й 13 12
25 30 35 О 45 Т/, Тд от коэффициента передачи т Зависимость То - Та от коэффициента передачи То для различных а показана на рис. 6.1. По этим графикам можно быстро определить уровень затухания, при котором определяется ширина резонансной кривой для любой связи ДР с линией передачи. Структурная схема установки для измерения собственной добротности (100 < Qo 5000), резонансной частоты, ТКЧ и TKQ диэлектрических резонаторов изображена на рис. 6.2, а. Сигнал от свип-генератора 1 через направленный ответвитель 2 канала падающей волны в прецизионный аттенюатор 3 поступает на измерительное устройство, в котором находится исследуемый диэлектрический резонатор 4. На выходе измерительного устройства вклю чей направленный ответвитель канала прошедшей волны 5 с со гласованной нагрузкой 7. На экране индикатора 6 наблюдается резонансная кривая. С помощью прецизионного аттенюатора опре деляется величина г. По графикам рис. 6.1 для выбранного а на ходят величину 1q - т. Аттенюатором устанавливают и измеря ют ширину полосы резонансной кривой (А/)а по этому уровню Величину собственной добротности определяют по выражению (6.1)  © iif Рис. 6.2. Схемы установок для измерения добротности ДР, включенного в качестве неоднородности в согласованную линию передачи для 100 < Qq < 5000 (а) и для Qo > 5000 (б) Для повышения точности измерения величины (А/)а вводится устройство * получения частотных меток от генератора стандартных сигналов (ГСС) 9. В его состав входят смеситель 12, усилитель 13 и дифференцирующее устройство 14 (ДУ). Принцип получения частотных меток следующий. На вход смесителя 12 поступают сигналы от свип-генератора / и ГСС. При совпадении частот возникают биения , которые усиливаются усилителем 13, дифференцируются ДУ и подаются на вход индикатора 6. В этом случае метка возникает на линии контрольного уровня прибора, а не на самой резонансной кривой, и не оказывает влияния на характеристики испытываемого резонатора. Ферритовые вентили 10 служат для развязки цепей свип-генератора и ГСС. Частота ГСС контролируется частотомером 11 типа 43-38 (43-58, 43-61). Измерительное устройство представляет отрезок волновода с расположенным в нем измеряемым ДР. Поперечное сечение волновода измерительного устройства должно быть таким, чтобы расстояния от его стенок до поверхности измеряемого ДР были не меньше наибольшего размера резонатора. Измеряемый ДР закрепляют в волноводе держателем из диэлектрика с диэлектрическими свой- устройство разработано А. Г. Войтенко. ствами, близкими диэлектрическим свойствам воздуха (например, пенопласт) Для определения температурных зависимостей частоты и добротности ДР внутрь волновода вводят термометр, фиксирующий температуру внутри волновода, подогреваемого (охлаждаемого) снаружи Размеры ДР выбирают из условия Ы2а = 0,25...0,4 (L - толщина; 2а - диаметр резонатора), поскольку при больших толщинах высшие типы колебаний располагаются близко по частоте от основного типа колебаний и искажают форму резонансной кривой (появляется асимметрия АЧХ). При меньших толщинах резко -в -4 -г 0,2 uflf  Рис 6 3 Спектральные характеристики генератора стандарт- ных сигналов ГЧ-80 (/) и свип- 5 генератора типа Р2-53 (2) (а) и резонансные кривые ДР - - - - истинная,--наблюдаемая на экране индиК(го ра (б) возрастает внешнее поле и увеличивается взаимодействие с окружающими металлическими предметами. И то, и другое увеличивают погрешность измерений. Следует отметить, что при исследованиях диэлектриков с небольшим бд = 38...40 существенное влияние оказывают металлические предметы. Установлено, что добротность ДР, измеренная в волноводе из нержавеющей стали, на 15...40 % ниже, чем в волноводе с серебряным покрытием. Из этого следует, что для корректного измерения tg б диэлектриков с низким вд необходимо использовать волноводы повышенных сечений с максимально возможной проводимостью металлических стенок и при расчете учитывать внешние поля ДР. Для повышения точности измерений Qp целесообразно использовать установку, структурная схема которой показана на рис. 6.2, б. Методика измерений /о, Qo. ТКЧ и TKQ аналогична описанной выше. Сигнал от генератора через направленный ответвитель, ферритовый вентиль ФВ1, аттенюатор поступает на измерительное устройство ИУ, на выходе которого также включен ферритовый вентиль Ферритовые вентили служат, с одной стороны, для развязки аттенюатора от резонатора, а с другой - для создания в измерительном тракте за ДР режима бегущей волны. Величина сигнала контролируется спектроанализатором СА. Перестраивая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [48] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |