Из приведенной зависимости вытекает, что уже при к. с. в. н.=1,1

--= 10"/

Поэтому устранение погрешности, связанной с рассогласованием на выходе измерителя, является важной задачей.

Можно указать на несколько способов уменьшения этой погрешности, не говоря о тщательном согласовании нагрузки, что принципиально не всегда осуществимо.

Первый способ состоит в определении [-- + .-) с учетом

к. с. в. н. нагрузки при калибровке. Однако для этого необходимо знать коэффициент отражения нагрузки как по величине, так и по фазе, и воспроизводить его при калибровке прибора что практически невозможно сделать, если прибор используется для работы с различными нагрузками.

Второй способ состоит в применении в выходном плече фазовращателя 4, имеющего переменный сдвиг не менее (рис. 55).

Рис. 55. Блок-схема измерений пондеромоторным ваттметром с фазовращателем.

/. Генератор- 2. Ослабитель. 3. Понперомоторный ваттметр. 4. Фазоврашатель. 5. Нагрузка. 6. Шкала к источник сЕета.

Вращая ручку фазовращателя, добиваются максимальных показаний измерителя мощности - а затем минимальных показаний- Ь1„. Показание, соответствующее проходящей мощности, будет равно

"mav "min

шах * ш1п

(3.15)

Наиболее простым способом значительного уменьшения погрешностей рассогласования является применение в качестве чувствительного элемента двух пластин, отстоящих друг от друга

на расстоянии, равном

4

Суммарный момент, действующий на две пластины, можно представить в виде:

уИ = 2аЯ"(1-- р»),

уде £ напряженность электрического поля падающей волны; р-коэффициент отражения; а - коэффициент пропорциональиостн.

При малых коэффициентах отражения М2аЕ*, т. е. вращающий момент в этом случае не зависит от нагрузки. Так, при к.с.в,и. нагрузки, равном 1,1, погрешность вследствие рассогласования составит всего 0,2%.

Примеиеине подвески из двух пластин требует изменения конструкции прибора. Схема пондеромоторного измерителя мощности с двумя пластинами приведена на рис. 56. Здесь: / - волновод; 2 - пластинки; 3-зеркальце;

4- кварцевый стерженек;

5- крутильная головка; 6 - кварцевая нить; 7 - источник света: 8-шкала.

Для устранения погрешности, связанной с Рис.56. Схема пондеромоторного ваттметра с рассогласованием, можно двумя чувствительными Э1ементами.

использовать также вентильные схемы с ферритами (цнркуляторы), однако они не получили еще широкого распространения в измерительной технике.

Для измерения мощности в широком диапазоне частот требуется электрическая калибровка пондеромоторного измерителя ла ряде частот- Следует сказать, что при изменении частоты в пределах хЮ,. калибровочный коэффициент изменяется на ве-.1ичин\ порядка 1% (в трехсантиыетровом диапазоне волн).

ГЛАВА IV

ИЗМЕРЕНИЕ ОСЛАБЛЕНИЯ. ДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ

Прн проведении радиоизмерений в миллиметровом диапазоне волн большую роль играют приборы, позволяюш.ие уменьшить в требуемое количество раз мощность, передающуюся по волно-водному тракту, направить ее в нужном соотношении по двум или нескольким разветвлениям волиоводного тракта, а также направить по одному каналу мощность от нескольких источников.

Для первой цели служат ослабители (аттенюаторы), для второй и третьей - направленные ответвители и волноводные тройники.

§ 1. Ослабители (аттенюаторы)

По принципу действия ослабители подразделяются на два типа-поглощающие и предельные. Конструктивно оба типа ослабителей

могут быть осущестзлены либо в виде переменных, либо в виде фиксированных: *

Ослабитель любого типа характеризуется следующими основными параметрами:

1. Рабочим диапазоном частот (волн).

2. Вносимым в тракт ослаблением (затухалием). Ослабление выражается в децибелах согласно следующей формуле:

A=lOlgp. (4.1)

где Л -ослабление в децибелах; Ро - мощность до ослабителя. Pj,- мощность после ослабителя.

3. Начальным ослаблением. Начальное ослабленле определяется для переменных ссшоитслей. чтобы характеризогать .минимальную величину ослабления, вносимого в тракт. Этот параметр важен потому что ряд методов градуировки ослабителей (си. ниже) не позволяет определить непосредственно величину началь 78

иого ослабления, которое, например для измерений мощности, необходимо знать.

4. Л\акснмальной рассеиваемой мощностью.

5. К. с. в. н. Знать к. с. в. н. необходимо для оценки погрешности за счет рассогласования, которая возникает как в процессе градуировки ослабителя, так и при его нспользованнн.

Рис. 57. Поглощаю1ций .ослабитедь ножевого типа.

6. Разрешающей способностью механизма.

7. Точностью градуировки (только для ослабителей, градуируемых по более точным мерам или приборам).

8. Полной погрешностью прибора.

В миллиметровом диапазоне волн применяются, в основном, ослабители следующих типов:

1. Поглощающие ослабители ножевого типа.

2. Поглощающие ослабители поляризационного типа.

3. Поглощающие ослабители, основанные на делении мошности.

4. Ослабители предельного типа.

Поглощающий ослабитель ножевого типа рис. 57) состоит из отрезка волновода с продольной щелью по широкой стенке н вводимой в нее диэлектрической пластины, покрытой поглощающим слоем. В ослабителях высокого качества по сторонам щели устанавливают брускн нз поглощающего материала для предупреждения излучения из щели. У ослабителей с невысокой точ-

ностью и сравнительно большим к. с. в. н. пластина делается нз гетинакса и покрывается слоем графита. У точных ослабителей пластина изготовляется из хорошего диэлектрика (керамика, кварц) и покрывается, как правило, металлической 11лен:кой, нп-песенной путем распььтения в вакууме. Наиболее часто для этой цели применяется нихром. Поглощающее свойство пленок определяется в основном величиной удельного сопротивления иа единицу площади.

Величина оптимального удельного сопротивления мало зависит от частотного диапазона ослабителя и для ослабителей, построенных на волноводах с соотношением размеров широкой и узкой стенок 2: I, близка к 300 ом на квадрат, т. е. к волновому сопротивлению волновода.

Максимальная величина ослабления у ослабителей этого типа составляет 40-50 (36 и в пределах частотного диапазона примененного волновода, как правило, увеличивается с ростом рабочей частоты. Максимальная рассеиваемая мощность не превышает долей ватта. Величина к. с. в. н. не превосходит 1,05-1,10 во всем частотном диапазоне волновода, величина начального ослабления не превышает 0,1-0.2 дб. Разрешающая способность механизма .перемещения пластины может быть получена не хуже двух-трех сотых долей децибела.

Ослабители ножевого типа выполняются как переменными, так н фиксированными. Поглощающие ослабители с пластиной, перемещающейся внутри волновода от узкой стенкн к центру, на миллиметровых волнах почти не применяются из-за механических трудностей, связанных с креплением пластины в волноводе малого сечения.

Оба описанных тнпа ослабителей нуждаются в градуировке на каждой рабочей частоте нз-за невозможности определения их затухания расчетным путем и наличия существенной частотной зависимости величины затухания.

Поглощающий ослабитель поляризационного типа (рис. 58) аналогичен по своему действию широко применяемому в оптике поляризационному светофильтру. Действие этого фильтра основано на законе Малюса. открытом им еще в 1810 году: «Интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор, пропорциональна cos-0, где 0 - >тол .между плоскостями поляризатора и анализатора». Так как длина электромагнитных волн, даже миллиметрового диапазона, в среднем в 1000 раз больше световой волны, поляризационный фильтр для радиочастот приобретает довольно значительные размеры по ходу движения волны. Практически поляризационный ослабитель состоит из трех секций волновода. Крайние секции предстаэляют собой переход.:,! от прямоугольного волновода к круглому, средняя-отрезок круглого волновода. Ослабитель работает на волне Яц. В каждой секции волновода в диаметральной плоскости, устанавливают-

ся тонкие днэлектрнческис пластинки с напесеннои на них ногло-н;ающей пленкой (рис. 59).

Рис. ЬЬ. П(Глощаюший сглабитель полярнзациониого типа.

Пластинки устанавливаются так, чтобы их плоскости совпадали (в начальном положении секции 2) и были перпендикулярны вектору Е. В таком положении пластин ток в пленочных со-

Е COSS уЛВА

1

Рис. ."9. Схема устройства пс.тяриззционного ослабителя.

J и 3 Переходы от прямоуго-ibHoro к круглому волноводу, J ьрулии нчлионод 5 и б. Ппглощаюшне пленки.

противлениях практически не возникает п зат\\ание ослабителя близко к НУЛЮ. Лля случая, когда центральная секция повернута относительно крайних на угол 0. раскладывая вектор Е на две составляющие: одну-параллельную плоскости пластины в цент-

6 130