|
| |
|
Слаботочка Книги делыШсти диафрагмы на высоких частотах. Полосы пропускания по уровням -ЗдБ и -10 дБ равны 147 МГц и 423 МГц. Увеличение крутизны скатов АЧХ можно получить введением дополнительных ДР, настроенных на частоты верхнего и нижнего скатов АЧХ [20]. Дополнительные резонаторы, отстроенные от /о, включаются между пассивными переизлучающими ДР, показанными на рис. 7.14 штриховыми линиями. На рис. 7.15, а (кривая 2) показана АЧХ антенны при введении между ДР 1-2 и 2-3 двух дополнительных ДР, настроенных на частоты 12110 МГц и 12 620 МГц. Таблица 7.3
Характеристики показывают, что основное увеличение КУ достигается за счет первых переизлучающих ДР. Действительно, при одном дополнительном ДР усиление увеличивается с 1,8 до 8,7 дБ, т. е. на 6,9 дБ. Такое же приращение КУ получается при дополнительном введении пяти последующих ДР. Поэтому введение более пяти переизлучающих ДР не целесообразно, поскольку длина антенны увеличивается с введением очередного ДР на Х/2, а КУ возрастает незначительно. Размеры экрана при этом подобраны так: d X / = 56 X 36 мм 5. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ Зная точные аналитические выражения, определякяцие зависимость частоты и добротности ДР (см. гл. 2 для сферического ДР) от его геометрических размеров и 8д, можно с высокой степенью точности по измеренным Д и Qo и геометрическим размерам ДР определить диэлектрическую проницаемость и потери керамических материалов. При этом используется два метода измерений: метод составного и однородного ДР [47]. Рассмотрим методику измерений, основанную на изменении не только Д и Qo, но и структуры поля ДР. СВЧ-датчик для измерения параметров диэлектрических сред [17] (рис. 7.16). При одинаковых параметрах сред в ячейках 2 и 3, расположенных в непосредственной близости от продольной щели и резонаторов 8, 6, электромагнитная волна возбуждает ДРтак, что поля резонаторов при этом противофазны и в волноводе 7 волна не возбуждается. При отличии параметров среды в ячейках 2, 3 поля в резонаторах тоже отличаются (по амплитуде, фазе или структуре) В этом случае в волноводе 7, возбуждаемом щелью 4, возникает волна, поступающая на детектор. Винты 5, 9 позволяют отрегулировать схему в исходном состоянии. Наличие ДР  В  7 , 3 Рис. 7.16. Конструкция СВЧ-датчика для измерений пара- \ метров диэлектрических сред; / - запредельный волновод; 2,3 - ячейки эталонной н исследуе мой сред: 4 - щель; 5, 9 - регулировочные винты; 6,8 - диэлек трнческие резонаторы; 7 - отрезок волновода Рис. 7.17. Схема для измерения влажности материалов В волноводе / позволяет повысить чувствительность устройства, поскольку амплитуда напряженности поля в резонаторе примерно в раз больше, чем амплитуда поля волны в волноводе. Устройство для измерения влажности материалов (рис. 7.17) содержит волноводный тройник 7, в полость которого введен диэлектрический резонатор 6. Измеряемый материал помещается в волновод тройника в области местного поля резонатора. Резонатор 6 выбирают таких размеров, чтобы волновод на его резонансной частоте был запредельным. Схема измерения 4 содержит генератор /, работающий в режиме свипирования частоты, и панорамный приемник 3, регистрирующий падающий на резонатор и отраженный от него сигналы с помощью направленных ответвителей с детекторами 2 Vi. 5. При отсутствии материала (или при наличии эталонного образца) прибор калибруют так, что величина падающей и отраженной волн при их сравнении дает нулевой уровень (КСВ оо). При полном поглощении энергии резонатора измеряемым материалом отраженная волна от резонатора отсутствует (КСВ -> 1). Наличие резонатора в данном случае позволяет измерить не только  Рис. 7.18. Конструкция датчика на крестообразном ДР Рис. 7.19. Конструкция СВЧ-датчика давления влажность, но и 8д материала, поскольку внесение материала с большими значениями 8д влечет уменьшение резонансной частоты ДР, работающего на основном Н типе колебаний. Кроме того, зная на каких .частотах данный материал вносит большие поглощения (или отражения) электромагнитной энергии, можно заведомо выбирать ДР с требуемой резонансной частотой. СВЧ-датчики на крестообразных ДР применяют для измерения параметров материалов (рис. 7.18). Датчик состоит из крестообразного резонатора, имеющего два ортогональных диэлектрических слоя /, 2, возбуждаемых входным 4 и выходным 6 штырями, соединенными с коаксимальными линиями передачи. В измерительные ячейки 3 к 5 помещают эталонный и измеряемый материалы. При отличающихся параметрах этих материалов нарушается симметрия структуры электромагнитного поля слоя /, что вызывает связь его со слоем 2. В результате на выходе 6 появляется СВЧ-сигнал. При одинаковых параметрах сред в ячейках 5 и 5 возбуждение слоя 2 не происходит. Датчики давления и температуры. На рис. 7.19, а показана упрощенная конструкция СВЧ-датчика давления. Принцип действия его основан на изменении резонансной частоты ДР / стабилизирующего устройства СВЧ-генератора 2 под воздействием давления на подпружиненный поршень 3, связанный с перемещающейся вблизи резонатора пластины 4. Чем больше давление на поршень 3, тем ближе к ДР пластина 4 и тем больше изменяется резонансная частота ДР и генератора 2. Если пластина металлическая, то частота генератора, стабилизированного ДР, работающим на основном колебаниии Н типа, увеличится, а если пластина диэлектрическая, то частота генертора уменьшится. Для повышения чувствительности целесообразно датчик снабдить и металлической, и диэлектрической пластинами, расположенными с противоположных сторон от ДР (рис. 7.19, б). В таком датчике, по сравнению с датчиком, показанном на рис. 7.19, а, одно и тоже изменение поршня вызывает большее изменение частоты. Очевидно, что такой же датчик можно использовать и для измерения температуры, незначительно изменив его конструкцию, например, нагревание специальной металлической пластины изменяет ее положение относительно резонатора и частоту последнего. Однако целесообразно для этих целей использовать ДР из керамики, имеющей низкую температурную стабильность 8д. Тогда изменение температуры ДР изменяет 8д и, как следствие, резонансную частоту ДР. 6. ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩИЕ МОДУЛИ Приемные модули СВЧ. Приемные СВЧ-тракты современных радиосредств строят в виде соединения отдельных блоков, выполняющих, как правило, одну функцию. При этом блок является функционально законченным узлом (фильтр, усилитель, гетеродин и т. д.). Соединяют блоки между собой соединительными (отрезки различных линий передачи), согласующими (переходы, транс- 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||