Исследование переменного аттенюатора

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

В технике сверхвысоких частот часто применяются плавные аттенюаторы. В коаксиальной технике они используются в основном в технике измерений, в сантиметровом и миллиметровом диапазонах обычно в схемах и устройствах СВЧ. В данном случае объектом исследования являются плавные аттенюаторы сантиметрового диапазона.

Цель работы: Изучение принципа действия переменного аттенюатора. Параметры аттенюатора. Изучение методики измерения параметров аттенюаторов. Исследование волноводного аттенюатора.

Порядок выполнения работы :

· изучить теорию плавных аттенюаторов применительно к различным диапазонам частот;

· классифицировать и описать предложенный для исследования вариант плавного аттенюатора;

· ознакомиться с методами измерения параметров плавных аттенюаторов;

· изучить предложенные приборы;

· произвести требуемые измерения, результаты представить таблицей и графическими зависимостями при оформлении протокола в рабочей тетради;

· сделать выводы о работе в целом;

· отчитаться за проделанную работу.

Теоретические сведения

Назначение аттенюатора – внесение в тракт требуемого затухания без нарушения согласования. Величина требуемого затухания должна быть по возможности линейно связана со шкалой. Начальное затухание должно быть минимальным. Конструкция аттенюатора должна обеспечивать включение в стандартном высокочастотном тракте минимальное нарушение согласования и фазовых соотношений.

Аттенюаторы могут быть различными в зависимости от диапазона частот. В метровом диапазоне длин волн (в низкочастотной его части) это может быть набор фиксированных резисторов, переключение которых обеспечивает линейность и согласование. В более высокочастотной части метрового диапазона - коаксиальные аттенюаторы на основе запредельных круглых волноводов, отличительной особенностью которых является наличие большого начального затухания (до 20 – 30 дБ). Эти аттенюаторы используются до сантиметрового диапазона длин волн.

В диапазоне от 5000 МГц и выше используют волноводные аттенюаторы, отличающиеся высокой линейностью и стабильностью. Предметом исследования в данной работе является именно такой тип аттенюатора.

Как отмечено выше, переменный аттенюатор служит для плавного ослабления передаваемой по волноводу мощности, для развязки генератора СВЧ колебаний от нагрузки и измерения ослабления в отдельных элементах волноводных трактов. Волноводный аттенюатор состоит из отрезка волновода, внутри которого помещена тонкая диэлектрическая пластина, покрытая слоем поглощающего материала. Через отверстие в стенке волновода пластинка крепится к механизму, обеспечивающему параллельное перемещение ее от стенки к оси волновода. При прижатии пластины к стенке волновода ослабление минимально, а при перемещении ее к оси волновода затухание максимально. При этом уровень вносимого затухания, согласования зависит как от формы пластины, так и от ее длины.

Методы измерений аттенюаторов

1. Измерение КСВ на панорамном измерителе КСВ.

Рис.1

Рис.2

После калибровки и установления пределов измерения исследуемый аттенюатор устанавливается в сечение 1-1 и производится измерение в соответствующих точках диапазона.

2. Измерение затухания.

При измерении затухания ответвители устанавливаются в режим падающей волны как это показано на рис.2.

После калибровки и установления пределов измерения аттенюатор устанавливается в сечение 2-2 и производится измерение в соответствующих точках диапазона.

3. Результаты измерений заносятся в таблицу.

Параметр

Частота

КСВ

Затухание,

ДБ

4. Построить графические зависимости: деление шкалы / величины КСВ и затухания.

Контрольные вопросы

1. Какие типы аттенюаторов Вы знаете?

Каковы особенности коаксиальных и волноводных аттенюаторов?

Список литературы

· Чернушенко А.М., Петров Б.В., Малорацкий Л.Г.и др. Конструирование экранов и СВЧ устройств. – М.: Радио и связь, 1990.

· Панорамный измеритель КСВ Р2-61 (ГКЧ-61, Я2Р-67): Техническое описание.

Лабораторная работа № 6

Исследование вентиля

Устройство, затухание которого зависит от направления движения волны через него, называют вентилем. Вентили нашли широкое применение в технике СВЧ. В частности, с помощью циркуляторов, в основе которых лежит вентиль, разделяют сигналы передатчика и приемника в радиолокаторах. С помощью вентилей осуществляют согласование. Они являются незаменимым элементом в целом ряде измерительных схем и приборов. Роль вентилей как элементов техники СВЧ трудно переоценить.

Цель работы: Ознакомиться с основными положениями и основными свойствами вентиля. Параметры вентиля. Типы вентилей применительно к дециметровому и сантиметровому диапазонам. Расчет вентиля. Изучение методов измерения вентиля. Исследование образца вентиля в дециметровом диапазоне волн.

Порядок выполнения работы :

1. изучить теорию вентилей, типы вентилей. Классифицировать и описать предложенный для исследования вариант вентиля;

2. изучить методы измерения вентилей, предложенные для измерения приборы и оборудование. Собрать схему измерений;

3. произвести измерение параметров. Результаты измерений занести в тетрадь. Представить полученные результаты в виде таблиц и графических зависимостей;

4. сформулировать выводы по работе в целом;

5. защитить отчет по работе.

Теоретические сведения

Устройства СВЧ типа «вентиль» строятся на основе феррита, в котором сочетаются магнитные свойства ферромагнетика и электрические свойства диэлектрика. В постоянном магнитном поле феррит является анизотропной средой, что позволяет использовать его для различных невзаимных устройств.

На примере взаимодействия поляризованной по кругу волны можно видеть, что если направление ее вращения совпадает с прецессией магнитного момента , то угол прецессии y увеличивается, его возрастание ограничивается магнитными потерями. В результате наступает режим y = const, при котором энергия высокочастотного магнитного поля рассеивается в виде тепла в кристаллической структуре феррита. При этом , где g = 2,21*10⁵ (м/А*с) – гиромагнитное отношение.

Рис.1

Если частоты w и w₀ не совпадают, то эффект взаимодействия уменьшается и потери в феррите снижаются. В случае противоположных вращений векторов и поглощения энергии не происходит. Величина магнитной проницаемости комплексна и можно записать выражения: , .

Схема изменения магнитной проницаемости показана на рис.2.

Рис.2

В случае линейной поляризации (сумма левого и правого вращений) это будет

проявляться в разных фазовых скоростях для волн левого и правого вращений:

; .

Происходит поворот плоскости поляризации волн, в чем и заключается эффект Фарадея.

Зависимость параметров ферритов от наряженности внешнего магнитного поля позволяет создавать управляемые СВЧ-устройства – переключатели, модуляторы, перестраиваемые фильтры, регулируемые фазовращатели и аттенюаторы.

Волноводное устройство, вносимое затухание которого зависит от направления движения волны через него, называют вентилем. Основные характеристики вентиля: затухание волн в прямом и обратном направлениях, полоса рабочих частот, уровень согласования, допустимая мощность передачи.

Вентили могут быть различными по конструкции и принципу действия. Следует отметить следующие типы вентилей:

· Резонансные вентили - это волноводные устройства. В основе содержат прямоугольный волновод, пронизываемый магнитным полем Н₀. В волноводе имеется ферритовая пластинка. Режим работы Н_рез. = Н₀, Df = (10-15)%.

· Вентиль со смещением поля. Дополнительно к ферритовой пластинке вводится поглотитель. Режим работы Н₀ < Н_рез., Df = (20-25)%.

· Вентиль, основанный на эффекте Фарадея. Круглый волновод, вдоль оси которого расположен тонкий ферритовый стержень, намагниченный в продольном направлении Н₀: Н₀ < Н_рез. При распространении Н_½½ поглощающая пластинка перпендикулярна напряженности электрического поля Е, и затухание минимально. При соответствующем выборе длины и диаметра ферритового стержня плоскость поляризации отраженной волны оказывается повернутой на 90⁰ (45⁰ в одну сторону и 45⁰ для отраженной волны). В результате отраженная волна поглощается полностью. Достоинства: мала величина Н₀, Df = (15-20)%. Недостаток: сложность и громоздкость конструкции.

· Коаксиальные вентили. Особенностью этих вентилей является необходимость искажения поперечной ТЕМ волны до появления продольной составляющей Н_z и чтобы результирующий вектор был поляризован по кругу. С этой целью коаксиальный волновод частично заполняют диэлектриком. Подбор пластины по форме и размерам позволяет обеспечить область круговой поляризации, где и размещают ферритовую пластину. Направление должно быть перпендикулярно плоскости, в которой вращается вектор , а величина Н₀ должна соответствовать области ферромагнитного резонанса. В этих вентилях затухание в прямом направлении 1 – 1,5 дБ, затухание в обратном направлении 15 – 20 дБ. Df определяется шириной области ферромагнитного резонанса. Ниже на рис.3. схематично представлены описанные устройства.

a б

г д

Рис.3

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 455; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!