|
| |
|
Слаботочка Книги частоту генератора, измеряют параметры ДР. Контролируют частоту частотомером. Установки такого типа применяют при измерении добротности более 5000, когда существенное влияние на погрешность измерений оказывает ширина спектральной линии измерительного генератора. На рис. 6 3, а показаны спектральные характеристики стандартного генератора типа ГЧ-80 и свип-генератора типа Р2-53. Как видно, нирина спектральной характеристики генератора ГЧ-80 по уровню половинной мощности значительно уже ширины спектральной линии свип-генератора. Увеличение погрешности измерений при использовании свип-генератора вызвано тем,  исв -  г 4 5 8 to BitO- Рис 6.4. Зависимость добротности ДР, измеренной с or добротности, измеренной с помощью ГСС помощью свип-генератора Рис 6.5. Структурная схема установки для измерения добротности ДР по КСВ (а) и зависимость КСВ от частоты при различных положениях поршня (б) что ширина спектральной линии, например, свип-генератора Р2-53 по уровню половинной мощности составляет 0,7 МГц, а ширина резонансной кривой ДР при добротности 8000 в диапазоне частот 3...4 ГГц составляет 2,4 МГц (а = 3). Так как эти величины одного порядка, то на экране индикатора наблюдается расширенная резонансная кривая (рис 6.3, б). Результаты проведенных экспериментальных исследований добротности ДР с использованием различных генераторов сигналов показывают следующее (рис. 6.4). Добротности, измеренные с использованием свип-генератора и ГСС, значительно отличаются. Ошибка в измерениях при Qo ~ 14 ООО может достигать 37 %. Однако при измерениях Qo 5000 результаты практически совпадают (величина погрешности AQ/Q <; 2 %). Это дает основание утверждать, что при измерениях ДР с Q < 5000 можно использовать свип-генераторы, что значительно повышает оперативность измерений. Когда ДР имеет один вход, измерить Qo можно с помощью частотной зависимости коэффициента отражения или коэффициента стоячей волны (КСВ) во входной линии. При этом трудоемкость измерений уменьшается, если использовать критическую связь ДР с линией передачи, когда Qo = Qbh = 2Q 131]. Структурная схема установки для измерения добротности по КСВ показана на рис. 6.5, а. Схема нагружена на переменный короткозамыкающий поршень, перед которым в прямоугольный волновод помещается ДР, укрепленный в пенопластовом держателе и ориентированный для возбуждения основной волной Ню прямоугольного волновода. При этом в ДР возбуждается основной тип колебаний. На экране панорамного приемника наблюдают резонансную кривую КСВ. Перемещение короткозамыкающего поршня смещает пучности и узлы стоячей волны вдоль линии. Это позволяет изменять коэффициент связи между полями резонатора и волновода и устанавливать необходимое значение КСВ, в частности, равное единице (критическая связь). Влияние потерь закороченного отрезка волновода на результаты измерений устраняется при калибровке схем без ДР. и генератор!/ 0,5 = 0,5 0,4 Рис. 6.6. Положение поршня при измерении добротности ДР (а) и зависимость параметра а от КСВ (б) Измерение добротности рекомендуется проводить в следующей последовательности: 1. Поместить ДР (находящийся в пенопластовом держателе) в закороченный волновод и перемещением поршня добиться КСВ = = 1. Допустим, это произойдет на частоте fx (рис. 6.5, б) при положении поршня (рис. 6.6, а). 2. С помощью частотной метки на экране приемника или волномера измерить полосу частот А/ (рис. 6.5, б) на уровне, удобном для отсчета, например КСВа (наиболее удобным уровнем является КСВ,5 = 2,618). 3. Определить собственную добротность (6,3) по измеренным Д и A/i с помощью графика на рис. 6.6, б. 4. Повторить измерения, определив /а и A/j при другом положении поршня 2 и вычислить Qo2- Определить среднюю величину Qo = 0,5 (Qoi + Qo2). Приведем краткое обоснование этого метода измерения. Возможность получения критической связи при двух {di и d различных положениях поршня видно непосредственно из рис. 6.6, а. Частоты fx и /2 близки к резонансной частоте /о резонатора, что следует из соотношения A /o = (V2QBH)ctg(2ndA), (6.4) где А/ - смещение резонансной частоты ДР за счет реактивной проводимости отрезка волновода, вносимой в ДР; Qbh - внешняя добротность ДР, определяемая потерями в закороченном отрезке волновода; Л - длина волны в волноводе, соответствующая резонансной частоте ДР. Поскольку добротность Qbh > 10 измснению d соответствуют десятые доли процента изменения Af/fo и, следовательно, / . Из формулы (6.4) следует, что при d, равном нечетному числу четвертей длины волны Л, ее правая часть обращается в нуль. В этом случае резонатор не возбуждается полем волновода и, следовательно, короткозамыкатель не влияет на резонансную частоту /о (А /о = О, так как ctg (2яйо/Л) = 0). При перемещении поршня в разные стороны от этого положения реактивная проводимость отрезка волновода, вносимая в резонатор, имеет противоположные знаки. Поэтому резонансная частота ДР смещается в противоположные от / стороны и принимает значения fi и /а, соответствующие положениям поршня и d. Усреднение результатов измерений по п. 4 позволяет уточнить значение Q. С помощью коэффициента а (см. выражения (6.3)) учитывается влияние полосы частот А/а, измеренной при любом КСВ, удобном для отсчета. Зависимость а = ф (КСВ) (рис. 6.6, б) рассчитана по известному соотношению /ССВа = (]/ТТ + К(/ССВ - 1)7(/ССВ акс + 1) + /(]Л~+ - ViKCBn - 1 тКСВ ..с +1Г + а) (6.5) при КСВмив = 1, т. е. при критической связи поля ДР с полем волновода. При исследовании ДР в закороченной или разомкнутой микрополосковой линии передачи передвижение поршня заменяется перемещением ДР вдоль линии до получения критической связи {КСВ = = 1). Если исследуется крайний ДР полосно-пропускающего фильтра, когда величина связи заданй, то для определения параметра а из формулы (6.3) и КСВ, на котором измеряется А/, можно воспользоваться графиками, приведенными в [65]. При этом KCBf, > > 1 при связи, как больше, так и меньше критической. Для определения связи предлагается изменить собственную добротность. Если добротность увеличить, то при связи ДР с линией передачи, больше критической, КСВ увеличится, а при связи, меньше критической, КСВо уменьшится. Практически проще уменьшить Qo ДР. Это можно сделать, например, накладывая на поверхность ДР пластину из материала, поглощающего энергию СВЧ-поля (графит, ферроэпоксид). Внешнюю добротность можно определить тем же методом по формуле Qbh = Qo/KCBo, (6.6) 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||