мощности, ответвляемой зондом, и уменьшает амплитуду поля в волноводе, что несколько (на 1-2%) занижает измеряемый КСВ по сравнению с истинным, особенно при больших его значениях. Полностью избавиться от этого явления невозможно. Реактивная проводимость искажает форму стоячей волны, смещая минимумы и особенно максимумы по отношению к их положению в отсутствие зонда. Чтобы избавиться от фазовых искажений, между зондом и микроамперметром включают два магнитно связанных между собой коаксиальных перестраиваемых резонатора. Зонд возбуждает электромагнитные колебания в резонаторе зонда, часть энергии из которого через отверстие связи поступает в резонатор, связанный с детектором, и детектируется детектором. Если оба резонатора настроить в резонанс с полем в волноводе (полный резонанс), то реактивная составляющая их проводимости, включающая в себя и реактивную проводимость зонда, обратится в ноль, и зонд не будет вносить фазовых искажений поля в волноводе. Подобная настройка желательна также и с точки зрения повышения чувствительности индикаторного устройства.

Требования техники безопасности

При работе с линией, подсоединенной к волноводному тракту, во избежание вредного воздействия СВЧ-мощности запрещается заглядывать в открытый конец волновода, закрывать его рукой.

Перед сменой нагрузки на выходе измерительной линии необходимо аттенюатором генераторной секции Г3-30В (Г3-31/1) предварительно ввести максимальное затухание.

Внимание! Измерительная линия имеет механизмы высокой степени точности, требующие от работающих на линии предельной аккуратности и внимания.

19

3.2.Порядок выполнения лабораторной работы

3.2.1.Ознакомьтесь с описанием и инструкцией по эксплуатации генератора СВЧ, используемого в установке. Установите выходной аттенюатор генератора в положение максимального затухания. Включите и настройте генератор. Если это необходимо, измерьте частоту генерации. По окончании измерения уберите метку волномера с зоны генерации.

3.2.2.Для измерения искомого значения входного сопротивления исследуемого волноводного элемента необходимо знать две величины: КСВ и xmin – расстояние от нагрузки до ближайшего к ней минимума стоячей волны. При измерении второй из этих величин чаще всего оказывается, что положение xmin лежит за пределами участка волновода измерительной линии, вдоль которого может перемещаться зонд.

Чтобы избежать этой трудности, следует принять во внимание, что минимумы и максимумы вдоль измерительной линии чередуются строго периодически, и отсчет xmin можно производить не обязательно от нагрузки. Его можно измерить относительно любого узла стоячей волны в линии, работающей в режиме короткого замыкания. Короткозамыкающий фланец, установленный вместо измеряемой нагрузки, можно рассматривать как эталонную нагрузку, фаза отражения от которой известна – она равна π, т.е. на короткозамыкающем фланце расположен узел напряженности стоячей волны. Следовательно, при такой эталонной нагрузке любой узел напряженности стоячей волны в линии, отстоящий на целое число полуволн от конца линии, будет эквивалентен концу линии, и называется “условный конец линии”.

В результате порядок настройки измерительной линии и проведения измерений сводится к следующему:

1. Убедитесь, что генератор включен и подготовлен к измерениям в соответствии с его описанием.

2. Установите на правый выходной фланец линии закорачивающий фланец и подготовьте линию к работе. Для этого:

20

а) Обратите внимание, что необходимая глубина погружения зонда уже установлена и равна 1,0 мм.

б) Откройте выходной аттенюатор генератора, убедитесь, что стрелка индикаторного прибора, подсоединенного к измерительной линии, отклонилась. После этого по максимуму показаний индикатора настройте в резонанс резонатор зонда, пользуясь верхней настроечной гайкой зондовой головки, затем при помощи нижней гайки настройте в резонанс резонатор детектора зондовой головки. Повторите эту операцию несколько раз. Учтите, что при небрежной настройке резонаторов зонда и детектора реактивная часть входного сопротивления зонда будет не равна нулю, что приведет к значительной погрешности всех последующих измерений, а следовательно, и конечного результата.

Может оказаться, что первоначально зонд линии находится в минимуме напряженности поля стоячей волны и стрелка индикатора не отклонится. Тогда следует немного сместить каретку и повторить операции настройки зондовой головки.

3. Найдите положение ближайшего к закороченному концу линии минимума, запишите значение отсчета по лимбу измерительной линии, считая его в дальнейшем за условный конец линии.

Определение условного конца линии производится после настройки зондовой головки измерительной линии и предшествует всем остальным измерениям.

Найдите положение не менее трех минимумов, определите среднее значение расстояния между ними, найдите длину волны в волноводе λВ.

Для повышения точности определения положения минимумов можно использовать метод “вилки”. Для этого зонд установите в положение, близкое к минимуму, отметьте показание I1 индикаторного прибора и произведите отсчет L1 по шкале механизма перемещения каретки. Переместите затем зонд на другую сторону минимума до получения отмеченного ранее показания

21

индикатора I2 = I1 и произведите отсчет L2 по шкале перемещения. Положение минимума определите как среднее арифметическое обоих отсчетов:

Lmin = (L1+L2) / 2.

4. Используя найденное ранее (п. 3.2.1) значение частоты генерации, по соответствующим формулам определите длину волны в свободном пространстве λ0, длину волны в волноводе λВ (волна Н10, сечение волновода

5,5×11 мм2). Сравните полученное значение λВ со значением, найденным с помощью измерительной линии.

5. Подключите к выходу линии согласованную нагрузку. Найдите ее КСВ, считая, что при токах детектора Iдет ≤ 10 μA детектор линии работает в квадратичном режиме, т.е. Iдет ~U2, и КСВ = (Umax/Umin)1/2. Если КСВ нагрузки превышает величину 1,05 – 1,08, в случае необходимости можно нагрузку согласовать при помощи трансформатора до необходимого значения КСВ.

6.Подключая к выходу измерительной линии поочередно исследуемые элементы, нагруженные на согласованную нагрузку, найдите их КСВ и положение минимума относительно условного конца линии xmin, вычислите нормированные значения мнимой части их проводимости (см. формулу 13).

Включение волноводной диафрагмы (или другого реактивного элемента)

исогласованной нагрузки к выходу измерительной линии эквивалентно параллельному соединению измеряемой реактивной проводимости и активной проводимости, равной волновой (см. по тексту). Для реактивного штыря по той же формуле (13) определите знак и характер проводимости.

7.Вычислите значения нормированных проводимостей исследуемых элементов, пользуясь формулами табл. 3. Размеры волноводных элементов приведены в табл. 1. Сравните вычисленные и измеренные проводимости, результаты работы представьте в виде табл. 2.

22