Слаботочка Книги

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

при связи, больше критической, и по формуле Qbb = Qq/CCBq при связи, меньше критической. Обычно в полосно-пропускающем фильтре связь (Qbh порядкз нсскольких вдиниц нлн дссятков) значитсль-но больше критической и величины КСВ таковы, что их нельзя просто измерить с достаточной точностью на стандартных панорамных измерителях КСВ. Для измерения малых Qbh можно воспользоваться методом снижения Qo с помощью поглощающего материала. При этом КСВо понижается до величины, измеряемой стандартными измерителями. Измеряют пониженное Qo и вычисляют Qbh по формуле (6.6).

Результаты измерения собственной добротности ДР используют для оценки потерь пропускания проектируемых фильтров, а также для измерения и контроля параметров диэлектрических материалов, из которых изготовляют ДР. Измерения следует проводить в измерительном устройстве, конструкция которого максимально приближена к электродинамической модели ДР в соосном экране, описанной в гл. 4. При этом вд и tg6 материала ДР можно рассчитать по формулам гл. 4.

Расчет погрешностей измерения параметров диэлектрических материалов (вд, tg6, ТКе, TKtg6) проводится косвенными методами по результатам расчета погрешности Qo, ТКЧ и TKQ ДР. Погрешность зависит от точности измерения резонансной частоты ДР, ширины полосы (А/)а, определения То - Та. Использование частотомеров позволяет контролировать резонансную частоту ДР с погрешностью не хуже 2 10~* %. Контроль геометрических размеров ДР можно проводить с точностью ± 0,01 мм, что практически не влияет на погрешности расчета вд по измеренному значению /о-

Таким образом, погрешность определения величины вд материала, из которого изготовлен ДР, определяется в основном (в сантиметровом и длинноволновой части миллиметрового диапазона длин волн) погрешностью расчетных соотношений и составляет от 4... 5 % до 1...2 % для бд = 80 и от В...10 % до 2...3 % для 8 = 40 в зависимости от метода расчета и электродинамической модели.

Независимо от формы диэлектрического резонатора ТКЧ связан с ТКе приближенным (без учета внешних полей) соотношением

ТКЧ = --ТКг + ТК1,

где TKt - коэффициент термического линейного расширения ДР.

Таким образом, погрешность определения ТКЧ зависит от погрешности определения ТК1 и Г/Се. Относительная погрешность определения ТКЧ определяется погрешностями отсчета частоты и температуры. В наших исследованиях при термостатировании ДР в диапазоне температур 196...400 К погрешность определения температуры не превышала 2 %. Погрешность измерения разности частот ± 0,02 МГц.

Погрешность измерения ТКЧ

АТКЧ/ТКЧ - Д (Д/)/А/ + А/р р + Д {АТ)/АТ (6.7)

не превышает ± 7 % для ТКЧ 2 10~* при Г = 100 К (рис. 6.7, й). Погрешность определения ТК1 составляет около 5 %. Таким образом, суммарная погрешность определения ТКЧ не превышает 12 %. Погрешность определения tg6 материала в основном зависит от погрешности измерения собственной добротности ДР.

AQ/Q шш (Af/f + А (Af)J(Af)a + Аа/а) 100%,

(6.8)

Дт, + Дт

Да/а = 0,1151 к +- о их т

1 - 10

г 4 в в 10 tiw

гг,5 5 67,5 $0а у б

10 30

T/fQIO*

50 70

Рис. 6.7. Зависимости погрешности измерения ТКЧ (а), параметра То от угла наклона ДР в волноводе (б), погрешности измере-няя добротности (в) и погрешности измерения ТК Q (г)

Поскольку Q > 1500, а величина > 20 дБ, то (То - т ) 10 дБ и погрешность Дто -f Дта с учетом паспортных данных прецизионного аттенюатора не превышает ± 0,2 дБ. Погрешность Дта определяется погрешностью прецизионного аттенюатора (для Q > > 1500 и То 20 дБ) и не превышает ± 7 10 дБ. Точность измерения (Д/)а при использовании частотомера 43-38 не хуже ± 0,02 МГц. На рис. 6.7, б изображены зависимости / (а (где 1 -- угол наклона резонатора в волноводе) для различных значений собственных добротностей диэлектрических резонаторов. С использованием этих значений То для угла ai = 90° были рассчитаны погрешности AQ/Qq в зависимости от Qo- Результаты расчета относительной погрешности измерения добротности диэлектрн-

ческих резонаторов для а = 3, выполненные по формуле (6.8), построены на рис. 6.7, в.

Относительная погрешность определения TKQ диэлектрических резонаторов и соответственно ТК tg б диэлектрических материалов определяется в основном абсолютной погрешностью измерения добротности диэлектрических резонаторов:

ATKQITKQ = (А (А0/А(3 + AQ/Q + АТ/Т) 100 %.

Используя поле погрешности AQ в зависимости от величины Qg, рассчитано поле погрешности ATKQ в зависимости от величины TKQ (рис. 6.7, г).

2. МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ И ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЛЬТРОВ

Для настройки, регулирования и снятия электрических характеристик фильтра на ДР измеряют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) коэффициента передачи и коэффициента стоячей волны (КСВ). При этом контролируют следующие параметры при нормальных условиях окружающей среды: - центральную частоту полосы пропускания; f - граничные частоты полосы пропускания; А/п - абсолютную полосу пропускания; йд, - минимальное и максимальное затухание в полосе пропускания; Аяр - неравномерность затухания в полосе пропускания; /±з - граничные частоты области заграждения; - минимальное затухание в области заграждения; 2А/з - абсолютную полосу заграждения (полоса пропускания по уровню a); КСВ - коэффициент стоячей волны в полосе 2Af на входе и выходе фильтра.

Схема установки для измерения АЧХ фильтра показана на рис. 6.8, а. СВЧ-генератор / работает в режиме качания частоты (ГКЧ) с автоматической регулировкой мощности в заданном диапазоне частот. СВЧ-колебания от генератора последовательно через развязывающее устройство 2 (вентиль, аттенюатор), направленный ответвитель 3, исследуемый фильтр 4, направленный ответвитель 5 проходят в согласованную нагрузку 6. Направленные ответвите-ли 5 и 5 ответвляют соответственно часть мощности СВЧ-сигналов, поступающих на вход исследуемого фильтра н снимаемых с его выхода.

Эти сигналы через детекторы 7 и 5 поступают на панорамный приемник 9 я в нем сравниваются по величине. Результат их сравнения наблюдается на осциллографическом индикаторе в виде АЧХ фильтра. Частотомер W служит для более точного контроля частоты свнп-генератора в режиме ручной перестройки частоты генератора /. Схема позволяет на любой частоте рабочего диапазона измерять вносимое фильтром затухание или визуально наблюдать АЧХ фильтра в целом.

Схема для измерения коэффициента стоячей волны входа (выхода) фильтра изображена на рис. 6.8, б. В отличие от предыдущей схемы, направленный ответвитель 5 включают до фильтра и он от-

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