Измерения параметров электромагнитных волн на сверхвысоких частотах (стр. 5 из 6)

Для начальной калибровки прибора по фазе относительно измерительного фланца нет необходимости пользоваться короткозамыкателем, а достаточно воспользоваться шкалой “частота” 4, жестко связанной с диодной камерой и способной поворачиваться относительно шкалы “фаза”. Шкала “частота” рассчитана так,. что при установке рабочей частоты диодная камера поворачиваются на угол, равный соответствующему изменению фазы волны между измерительным фланцем и плоскостью симметрии прибора.

Таблица 2

Параметры поляризационных измерителей

Тип прибора	Диапазон частот, ГГц	Пределы измерения		Погрешность измерения		Размеры сечения ВЧ-тракта, мм
		КСВ	Фазы, град	КСВ. % (КСВ=1,05÷2)	фазы, рад (КСВ=2)
РЗ-34 РЗ-40 РЗ-42 РЗ-43 РЗ-46 РЗ-48	0,15-1 8,24-2,05 5,64-8,24 4,8-6,85 2,54-3,44 1,72-2,59	1,1-10 1,05-2 1,05-2 1,05-2 1,05-2 1,05-2	0-360 0-360 0-360 0-360 0-360 0-360	7 4 4 4 4 4	7 4,1 (при КСВ=1,2) 4,1 4,1 4,1 4,1	16/7* 23х10*2 35х10*2 40х20*2 72х34*2 110х55*2
Диаметры наружного и внутреннего проводников коаксиальной *2 Широкая и узкая стенки волновода,

Поляризационный измеритель позволяет определять полное сопротивление и при высоком уровне мощности СВЧ. Для этого в приборе предусмотрена замена диода диодной заглушкой, которая имеет такие же размеры. Между поляризационным измерителем и внешней диодной камерой размещают переменный аттенюатор, регулировкой которого добиваются на диоде уровня мощности в пределах, соответствующих квадратичному участку характеристики.

В качестве индикаторного устройства при работе с поляризационными измерителями предпочтительно пользоваться измерительными усилителями. Параметры поляризационных измерителей даны в табл. 2.

3. Панорамные измерители КСВ и полного сопротивления

Панорамный измеритель КСВ состоит из генератора качающейся частоты (свип-генератора), измерителя отношения напряжений с направленным ответвителем и осциллографического прибора (рис. 12). Принцип работы прибора заключается в выделении сигнала, пропорционального мощности отраженной волны и в последующем измерении отношения мощностей отраженной и падающей волн, которое равно квадрату модуля коэффициента отражения.

Рис. 12.

Для реализации этого принципа следует включить два направленных ответвителя с диодными камерами между генератором и нагрузкой так, чтобы сигнал с квадратичного детектора одной диодной камеры был пропорционален падающей мощности Р_п(f), а сигнал с детектора другой камеры был пропорционален отраженной от нагрузки мощности Р_о(f). Эти сигналы через усилители подаются на измеритель отношений, на выходе которого получается напряжение, пропорциональное квадрату коэффициента отражения от нагрузки:

Рис. 13.

(12)

После усиления это напряжение поступает в канал вертикального отклонения осциллографа. К горизонтальным пластинам осциллографа подводится напряжение от генератора, выполняющего функцию модулятора частоты генератора СВЧ. В результате на экране трубки наблюдается кривая зависимости квадрата коэффициента отражения от частоты (кривая 1 на рис. 13).

Для калибровки КСВ на некоторых частотах используют электронный коммутатор, который попеременно подает в канал вертикального отклонения либо усиленное выходное напряжение измерителя отношений, либо образцовое напряжение. В результате на экране на фоне кривой 1 видна светящаяся визирная линия 2. Меняя образцовое напряжение, добиваются совмещения визирной линии с интересующей точкой кривой 1. Значение КСВ в этой точке отсчитывают по шкале прибора, проградуированного в величинах КСВ, а частоту определяют с помощью встроенного частотомера.

Сложности в практической реализации схемы связаны с необходимостью применения свип-генератора с линейным изменением частоты в диапазоне свипирования, а также одинаковых или подобных переходных характеристик обоих направленных ответвителей и одинаковых или подобных характеристик диодных камер во всем рабочем диапазоне частот. Обычно в качестве свип-генератора применяют ЛОВ. Линейное изменение частоты в диапазоне свипирования достигается подачей на замедляющую систему лампы периодических импульсов экспоненциальной формы.

В другом варианте панорамного измерителя КСВ сигнал с диодной камеры ответвителя, пропорциональный амплитуде отраженной волны в тракте, подается непосредственно на вертикальные пластины осциллографа. Точность измерений теперь уже зависит от постоянства мощности свип-генератора во всем диапазоне свипирования. Для стабилизации изменений мощности сигнала, неизбежно имеющих место при частотной модуляции, в генераторе предусмотрен автоматический регулятор мощности. Часть ответвленной падающей мощности подается на вход схемы автоматического регулирования, где происходит ее сравнение с опорным напряжением. Вырабатываемый схемой сигнал ошибки поступает на первый анод ЛОВ (стабилизация с внутренним управлением) или на электрически управляемый аттенюатор (внешняя стабилизация), благодаря чему обеспечивается постоянный уровень мощности в полосе частот.

Таблица 3.

Параметры автоматических панорамных измерителей КСВ и ослабления.

Тип прибора	Диапазон частот, ГГц	Полоса свипирования, МГц	Измерение КСВ		Измерение ослабления
			Предел	погрешность, % (КСВ<2)	предел, ДВ	Погрешность, дБ
			Предел	погрешность, % (КСВ<2)	предел, ДВ	Погрешность, дБ
Р2-36/1 Р2-37 Р2-38 Р2-40 Р2-43 Р2-45 Р2-32	0,625-1,25 1,07-2,1 2-4 2,6-4 5,55-8,33 8,15-12,42 11,55-6,66	Максимально 1070, минимально 6,25 Максимально 2000, минимально 20 Максимально 5200, минимально 230	1,05-2 1,07-2 1,07-2 1,06-2 1,06-2 1,06-2 1,05-2	3 5 5 5 5 5 5	0-35 0-30 5 0-30 0-30 0-30 0-30	0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А 0,5-0,05 А

Панорамные измерители могут работать в режиме амплитудной модуляции импульсным напряжением прямоугольной формы с частотой 100 КГц. Наряду с периодической перестройкой частоты с разными периодами и с остановкой свипирования на выбранной частоте с автоматическим отсчетом возможна и ручная перестройка частоты при помощи частотомера со следящей установкой измеряемой величины.

Панорамные измерители КСВ позволяют измерять и ослабления, вносимые четырехполюсниками. Измерение ослабления сводится к определению отношения мощностей выходного и входного сигналов четырехполюсника.

Автоматические панорамные измерители КСВ и ослаблений, выпускаемые промышленностью, перекрывают частотный диапазон от 0,02 до 16,66 ГГц. Основные параметры некоторых из них приведены в табл. 3. В таблице А-ослабление, установленное по шкале аттенюаторов. Вход ВЧ-мощности у первых трех приборов коаксиальный, а у остальных - волноводный.

Другим типом автоматических измерителей являются панорамные измерителя полных сопротивлений и измерители комплексных коэффициентов передачи. Результаты измерений представляют в полярных или прямоугольных координатах на экране осциллографа 1В виде зависимости полного сопротивления исследуемого объекта в функции частоты.

Прибор состоит из трех блоков: свип-генератора, датчика полных сопротивлении и индикатора (рис. 14). Датчик полных сопротивлений представляет собой ВЧ-узел с четырьмя измерительными головками, с выхода которых снимаются НЧ-напряжения. Головки располагаются на расстоянии λ_в/8 друг от друга.