9zip.ru Инструкции Измерительные линии

Измерительная линия представляет собой устройство, дающее возможность выяснить картину распределения напряжённости электрического (или магнитного) поля вдоль этой линии. На основе полученной картины можно, в соответствии со сказанным выше, определить коэффициент бегущей волны, коэффициент отражения, полное сопротивление нагрузки, включённой на конце измерительной линии, длину волны. С помощью измерительной линии можно также определить затухание и волновое сопротивление другой (исследуемой) линии, если её использовать в качестве нагрузки для измерительной линии.

Практически измерительные линии используют в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн, где они играют роль универсальных измерительных устройств. Выполняют их в виде отрезков коаксиальных (на дециметровых волнах) или волноводных (на сантиметровых волнах) линий.

Устройство измерительной коаксиальной линии, волновое сопротивление которой равно волновому сопротивлению той коаксиальной линии, которая соединяет измерительную линию с генератором, или выходному сопротивлению ослабителя, если измерительная линия соединяется с генератором через ослабитель, простое. Размеры поперечного сечения линии должны оставаться строго постоянными вдоль её длины, так как в противном случае изменяется величина волнового сопротивления по длине линии, что обусловит дополнительные отражения и, следовательно, искажения исследуемого поля.

В линии сделана узкая продольная щель, вдоль которой с помощью головки можно перемещать зонд. Глубину погружения зонда регулируют специальным винтом так, чтобы связь зонда с измерительной линией была настолько слаба, чтобы по возможности не нарушалась картина распределения поля в ней. Головку с помощью короткозамыкающей перемычки можно настраивать так, чтобы входное сопротивление цепи зонда было максимально, а реакция этой цепи на измерительную линию минимальна. В головке помещена также петля связи цепи детектора с цепью зонда. Положение зонда в измерительной линии определяется по шкале. Перемещая головку, можно по показаниям гальванометра выяснить картину распределения напряжённости поля вдоль измерительной линии.

При конструировании коаксиальных измерительных линий приходится сталкиваться с противоречивыми требованиями: с одной стороны, щель должна быть очень узкой, чтобы не искажать картины поля; с другой стороны, щель должна быть достаточно широкой, чтобы положение зонда относительно стенок щели оставалось постоянным в пределах очень малых допусков, так как иначе значительно изменяется напряжение, возбуждаемое полем в зонде. Эти затруднения преодолеваются тем, что обычная коаксиальная линия заменяется плоско-параллельной, состоящей из двух параллельных пластин, образующих один провод линии, и цилиндрического стержня, расположенного между ними и образующего другой провод линии. В остальном устройство аналогично устройству обычной коаксиальной измерительной линии.

В плоско-параллельной линии щель получается весьма широкой. Кроме того, напряженность поля сильно убывает по высоте пластин; следовательно, зонд находится в области слабого поля и регулировка глубины его погружения мало влияет на картину поля.

На концах плоско-параллельная линия соединяется с обычной коаксиальной линией, имеющей такое же волновое сопротивление, как и плоско-параллельная линия. Из-за различия в конфигурации полей в месте сочленения линий могут получаться большие отражения. Чтобы избежать их, применяют устройства, компенсирующие неоднородность в месте перехода.

Продольная щель должна быть узкой и строго симметричной относительно оси линии. В случае волноводной измерительной линии прямоугольного сечения щель располагают по оси одной из широких стенок волновода, где напряжённость электрического поля максимальна.

В качестве индикаторов используют кристаллические или диодные детекторы (а также термисторы), на выходе которых включают магнитоэлектрический прибор (с усилителем или без него) или осциллограф, а также супергетеродинный приёмник.

Излучение через щель измерительной линии, создающее значительные трудности при измерениях, можно устранить, выполнив линию без щели с зондом, закреплённым в определённом положении. Исследуемое сопротивление соединяют с измерительной линией через фазовращатель.

В случае измерительной линии с подвижным зондом перемещение последнего даёт возможность определить максимальную и минимальную напряжённости поля. Однако эти напряжённости поля можно определить и при неподвижном зонде, если изменять длину отрезка линии между зондом и нагрузкой. Вследствие этого фаза коэффициента отражения у зонда будет изменяться, и при соответствующих значениях длины указанного отрезка линии напряжённости поля падающей и отражённой волн в точке расположения зонда могут как совпасть, так и оказаться противоположными по фазе.

В отдельных случаях изменение фазы коэффициента отражения в точке расположения зонда осуществляется не изменением длины линии между зондом и исследуемой нагрузкой, а с помощью фазовращателя. Поворот фазы на угол, создаваемый фазовращателем, эквивалентен увеличению длины линии, соединяющей зонд с нагрузкой.

Если требуется определить только кбв или модуль коэффициента отражения, то незачем определять величину поворота фазы, создаваемого фазовращателем. В этом случае фазовращатель регулируют так, чтобы получить рядом расположенные максимум и минимум напряжения, измеряемые по прибору зонда. На основании показаний этого прибора определяют кбв и модуль коэффициента отражения. Если же необходимо знать фазовый угол коэффициента отражения или, иначе говоря, активную и реактивную составляющие исследуемой нагрузки, то необходимо иметь градуированный фазовращатель.

Рассмотренные выше измерительные линии представляют собой устройства с ручным управлением. Другой тип подобных устройств — это автоматические измерительные линии. Линия изогнута в полукольцо, вдоль внутренней стороны которого сделана щель; в эту щель входит зонд, вращаемый мотором. В качестве индикатора используется осциллограф. Синхронно с вращением зонда работает развёртка. Напряжение с зонда подаётся через детектор на вертикально отклоняющие пластины. На экране получается картина распределения поля в линии.

После настройки генератора на желательную частоту и регулировки мощности, подаваемой в измерительную линию, замыкают последнюю накоротко. Перемещая зонд вдоль линии, отмечают положения двух соседних узлов напряжённости поля и определяют по шкале измерительной линии расстояние между ними. Удвоив это расстояние, получают ta. После этого вместо короткозамыкающего устройства присоединяют Zx, что приводит к смещению минимумов напряжённости поля в линии по сравнению с положением узлов при коротком замыкании линии.

Взяв в качестве опорного положение любого из найденных выше узлов (это положение называют условным концом линии), определяют по шкале измерительной линии смещение ближайшего минимума напряжённости поля относительно этого узла. Смещение в направлении к генератору считают положительным, а к нагрузке — отрицательным.

Понравилась статья? Робот Вертер говорит: поделись с друзьями!