механизм представляет собой шарнирное устройство, через которое эксцентрично проходит ось с рукояткой-

При использовании для измерения к.с.в.н. фазовращателя с неподвижной зондовой головкой изменение скорости распространения волны осуществляется путем введения в волновод диЗлектри ческий плсстпны с

Сжимающий механизм или механизм перемещения диэлектрической пластины может иметь шкалу, гра туироаанную лэкороткоза-мыкающему поршню в эквивалентных линейных перемещениях зонда, что необ.ходимо лишь при измерении фазы коэффициента отражения или полного сопротивления.

Преимуществами сжиынон линии и фазовращателя с зондовой головкой как приборов для измерения к.с.в.н, являются: значительное упрощение конструкции, обусловленное отсутствием необходимости в крайне точном движения зондовой головки, и отсутствие в виду этого ряда существенных погрешностей.

Однако этим приборам присущи свои дополнительные погрешности, в основном связанные с относительно большими (особенно для сжимной линии) собственными отражениями внутри линии.

Рис. S. Схема измерительной сжнмвон линии.

Кооме ТОГО, большим их недостатком является резкое возраст,а-ние погрешностей при рассогласовании тракта со стороны генератора, так как при изменеини скорости распространения волны в этих линиях изменяется электрическая длина линии, соединяющей генератор с исследуемо(1 }1агруэкой, что в свою очередь приводит к непрерывному изменению амп.энтуды волны (в соответствии с вы ражением 1.2).

Фазовращатели с зондовой головкой не имеют щели или ip\-гих существенных неоднородностей вдоль стенок волновода. При ьо;боре соответствующем формы подвижных дкэ,[кгрических ПЛ(1 стии отражения от них малы Поэтому измерения к,с.в.и, нагрузок Б миллиметровом диапазоне волн с помощью этого прибора могут производиться весьма высокой точностью (при согласованном со стороны reHtipaTOpa тракте порядка ±5% i

Сжимные линии обычно являются наименее точными из описанных приборов.

§ 5, Согласующие устройства

Согласование какой-либо нагрузки или генератора может быть достигнуто двумя путями.

Первый путь (пассивный) заключается во включении в тракт развязывающих элементов, вносящих достаточно большое ослабление (затухание) и имеющих собственный к.с. в.близкий к единице.

Такими элементами служат ослабители (см. ниже), а на волнах короче 5-7 мм в качестве ослабитатей иногда применяются длинные отрезки волноводов,

Уменьшение к.с.в.н. связано с тем, что отраженная волна дважды ослабляется развязывающим элементом и на его входе оказывается значительно меньшей, чем падающая.

Подобный способ согласования может применяться лишь для согласования элементов, в которых допускается значительное ослабление мощности.

Второй путь (активный) заключается в компенсации имеющихся отраженных волн путем искусственного создания таких дополнительных отраженных воли, которые бы, сложившись с имею-шнмнся. в сумме скомпенсировали друг друга. 1- Устройства для создания компенсирующих неоднородностей называются согласующими трансформаторами, или трансформаторами импедансов. На миллиметровых волнах чаще всего применяются согласующие трансформаторы штыревого типа (рис. 9)

с несколькими (отдвл до четы- р, 9 с„а согласующего транс-рех) штырями. форматора.

если два штыря отстоят друг от друга наили где вдли-

на волны в волноводе, то при какой-либо комбинации глубин их погружения можно получить нужную для компенсации фазу н амплитуду суммарной отраженной волны.

Из-за малых величит! >.д, как поавпло, пр:-:ход,ися размещать

штыри на расстоянии и в шахматном порядке: первый и третий вверху, второй и четвертый внизу. В широкополосных система;?;. меняется по диапазону на 50 ч- 60% Поэтому при работе На крайних частотах расстояния между штырями далеки от оптимальных, что сложняет работу ввид\ невозможности реко-меш1рвать определенный порядок манипуляций со штырями.

Зм. 130

Согласующие трансформаторы работают во всем диапазоне волновода и характеризуются диапазоном согласования и величиной потерь мощности в них.

Четырехштыревые трансформаторы обеспечивают согласование от к.с.в.и. равного 34 до к.с.в.н 1,05. Величина потерь в них не превышает 1 2%.

§ 6- Оконечные согласованные нагрузки

Оконечные согласованные нагрузки, называемые также эквивалентами антенн, находят широкое применение в измерительной технике. Они используются во всех случаях, когда волноводный тракт должен заканчиваться неотражающей нагрузкой, например, при измерении к. с. в. н. ослабителей и направленных ответвителей.

Оконечные согласованные (Нагрузки применяются и как отдельные приборы и как составные части приборов (например, направленных ответвителей). Их свойства характеризуются следующими основными параметрами:

\ Вход

Рис. 10. Поглошающий элемент согласующей нагрузки,

1. Рабочим диапазоном частот. Современные нагрузки работают во всем рабочем диапазоне частот примененного волноиода.

2. Величиной к.с.в.н. в рабочем диапазоне частот. К-С.в.н. хороших нагрузок лежит в пределах 1,03 1,07-

3. Величиной рассеиваемой мощности. Нагрузки, применяемые в измерительной технике, как правило, рассчитываются на работу при малом уровне мощности (до I ватта).

Конструктивно оконечные согласованные нагрузки выполняются в виде отрезка волновода, внутри которого помещен поглощающий элемент.

Поглощающий элемент представляет собой либо диэлектрическую пластинку, покрытую поглощающим слоем (как у поглощающих ослабителей), либо, чаще, клин из поглощающей массы (рис. 10).

В состав одного из широко применяемых материалов для изготовления поглощающих нагрузок входит 1020% карбонильного железа и 90-80% полистирола.

ГЛАВА П ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ И ЧАСТОТЫ

Измерение длины волны и частоты является одной из основных задач радиоизмернтельиой техники. Развитие радиотехники сантиметровых волн, освоение нового, более коротковолнового миллиметрового диапазона потребовало разработки специальных приборов для измерения длины волны в этом диапазоне.

Как известно, длина волны и частота колебаний связаны соотно-шевнем

г-це /-частота;

-lac" длина волны в среде;

•V-фазовая скорость распространения электромагнитных колебаний в среде.

Для свободного пространства v = с, где с -скорость распро-стения света в свободном пространстве.

Длина волны в волноводе зависит от его поперечных размеров и ffgt с.

Таким образом, скорость распространения колебаний и длина вогаы не являются постоянными величинами в различных средах и линиях передачи при постоянной частоте. Частота колебаний не завшКнт от условий распространения и является постоянным параметром, характеризующим электромагнитное колебание.

Нонятием «длина волны» удобно пользоваться потому, что раз-•врч колебательных систем сверхвысокочастотното диапазона соиз-•имы с длиной волны. Это позволяет во .многих случаях сводить кзич>ение длины волны к измерению линейных размеров. В тех же чаях, когда точность измерения линейных размеров не обеспечивает требуемую точность измерения частоты, пользуются изме-Рвиями частоты путем сравнения с гармониками стабильных ис-lfcure колебаний. В диапазоне миллиметровых радиоволн ис-•зуются резонансный, гетеродинный, интерференционный мето-""взмерения длины волны и частоты, а также метод днфракци-" спектрометра.

§1. Резонансные волномеры

Приборы для измерения длины волны и частоты электромагнитных колебаний, основанные на резонансных явлениях колебательных систем, называются резонансными волномерами.

Основными элементами резонансного волномера являются: колебательная система, элемент связи, индикатор и элемент настройки.

В волномерах миллиметрового диапазона применяются колебательные контуры следующих типов: контуры в виде отрезков волновода; контуры в виде объемных резонаторов.

На рис. 11 показан волномер с отрезком волноводнои линии круглого сечения. В этом волномере обычно используются волны типа Нц.

Рис. п. Схема волномера с отрезком волновода круглого сечения.

С помощью поршня / можно изменить длину линии I. Положение поршня фиксируется микрометрическим винтом. Связь волномера с источником колебаний осуществляется при помощи отверстия 2.

Передвигая поршень добиваются максимального отклонения стрелки микроамперметра. При этом длина лниин / кратна целому числу полуволн, то есть

п

где >.в - длина волны в волноводе;

л - целое положительное число. Длина волны в волноводе определяется формулой

•кр/

где Х, -длина волны в свободном пространстве. Хр -критическая длина волны. Для волновода круглого сечения при волне типа Яц

>.p = 3,4i;?.

где -радиус волновода. 20

Продолжая перемещение поршня в сторону укорочения и уд. линенйя линии, получают повторные показания настройки конту ра в резонансе. Очевидно, что расстояние между двумя положениями поршня, при которых отмечается резонанс, равно половине длины волны.

Точность волномера с таким контуром может быть существенно повышена, если поршень можно перемещать в пределах не-ольких полуволн.

Волномеры с отрезком волноводнои линии нашли применение при измерении длины волны в диапазоне 5-30 мм. Погрешность измерений

Рис. 12. Схема вол номераспрямоугольным резонатором.

составляет 0,05 - 0,1 %. На рис. 12 дана принципиальная схема резонансного волномера с объемным резонатором. Волномер состоит из прямоугольного объемного резонатора, передняя стенка которого имеет щель для

связи с источником колебаний. Задней стенкой служит поршень, при помощи которого изменяют размеры резонатора при настройке. На боковой поверхности резонатора помещается петля связи с индикатором.

Другая схема резонансного волномера с объемным резонаторо.м показана на рис. 13.

С волноводом 7 через отверстие 2 связан цилиндрический резонатор 3. Настройка резонатора производится с помощью плунжере 4. Для подавления паразитных колебаний применяется поглощающий материал 5.

Рис. 13. Схема волномера с цилиндрическим резонатором.