Измерительная линия

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт инженерной физики и радиоэлектроники

Кафедра «Радиотехника»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Измерительная линия

Преподаватель

А. С. Волошин

подпись, дата

Студент

РФ11–31Б

051100233

подпись, дата

РФ11–31Б

051107550

подпись, дата

Красноярск 2014

Цель работы: изучить устройство измерительной линии, освоить ее настройку и методы измерения на ней. Освоить методику определения нормированных сопротивлений СВЧ-нагрузок с помощью измерительной линии.

ХОД РАБОТЫ

  1. Настройка измерительной линии, получение резонанса в камере детекторной секции;

Рисунок 1 – Упрощенная схема измерительной линии типа Р1-4:

1 – волновод стандартного сечения со щелью; 2 – внутренний стержень;

3 – внешняя трубка; 4 – контактный поршень; 5 – подвижный поршень;

6 – гайка, регулирующая глубину погружения зонда; 7 – внутренняя трубка;

8 – индикаторный прибор; 9 – ВЧ фильтр; 10 – детектор; 11 зонд.

  1. Измерение длинны волны в измерительной линии. Нахождении длинны волны в волноводе;

Для измерения длинны волны определим положения двух узлов. Для точного нахождения их положения в волноводе воспользуемся методом вилки. Проведем для каждого узла два измерения, справа и слева от него на равном расстоянии, руководствуясь при этом равными показаниями индикатора.

; ; ; .

мм, (1)

мм. (2)

Тогда длинна волны в волноводе будет равна:

. (3)

Длинна волны в свободном пространстве:

, (4)

где , мм – размер широкой стенки (дальняя установка).

. (5)

Тогда частота работы генератора:

. (6)

  1. Градуировка детектора, построение зависимости ;

Так как детектор (диод) имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, необходимо построить детекторную характеристику. Для этого необходимо провести измерения силы тока протекающего через диод, изменяя положения зонда вдоль измерительной линии, отмеряя по индикатору равные промежутки (10 мкА) и одновременно записывая показания шкалы положения зонда. Затем построить зависимость согласно формуле (7).

, (7)

где .

Таблица 1 – Данные измерений

№

IA, мкА

xi, мм

xi, мм

E/E0

1

0

51,25

0,00

0,000

2

10

54,60

3,35

0,493

3

20

55,20

3,95

0,571

4

30

55,65

4,40

0,627

5

40

56,10

4,85

0,679

6

50

56,45

5,20

0,718

7

60

56,85

5,60

0,759

8

70

57,25

6,00

0,798

9

80

57,75

6,50

0,842

10

90

58,40

7,15

0,891

11

100

59,85

8,60

0,970

Теперь используя данные таблицы 1, построим детекторную характеристику (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Детекторная характеристика

  1. Измерение нормированного сопротивления нагрузки .

Для нахождения необходимо провести измерения с нагрузкой. Для этого требуется заменить заглушку на нагрузку (см. рисунок 3) и измерить
IAmax = 98 мкА, IAmin = 2 мкА и xmin = 69,5 мм. Затем используя график на
рисунке 2, отложить значения тока и найти соответствующие им значения на оси абсцисс.

Рисунок 3 – Нагрузка измерительной линии

Для расчета КСВН воспользуемся выражением (8).

. (8)

Рассчитаем:

. (9)

По формуле (10) найдем нормированное сопротивление нагрузки .

, (10)

где .

. (11)

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

  1. Проведены измерения длинны волны и частоты генератора (см. таблицу 2);

Таблица 2 – Полученные данные

, мм

0, мм

кр, мм

f0, ГГц

40,8

30,55

46

9,8
  1. Проведена градуировка детектора;
  2. Проведено измерение и нормированного сопротивления нагрузки Ом.

ВЫВОДЫ

Полученные в работе результаты позволяют сделать следующие выводы:

  1. Согласно первому пункту работы можно сказать, что 0< < кр. Такое соотношение согласуется с теорией, так как фазовая скорость света в волноводе больше чем в свободном пространстве, следовательно и длинна волны в волноводе будет больше.

Для того чтобы волна распространялась в волноводе, необходимо, чтобы длинна волны в свободном пространстве была меньше критической длинны волны, для данного волновода, которая зависит от геометрических размеров волновода. Другими словами, необходимо чтобы угол падения вектора фазовой скорости к продольной оси волновода был строго меньше 90°;

  1. Проведена градуировка детектора, построена детекторная характеристика;
  2. Анализируя данные третьего пункта работы можно сказать, что характер нагрузки резистивно-индуктивный.

Измерительная линия