Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Радиочастотные линии

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

ком 2 и экраном С23. Рабочая емкость С будет зависеть от всех частичных емкостей и определяться выражением

(9.7)

С13 + С23

Для определения емкостей С12, С13 и С23 необходимо сделать три измерения. При первом измерении .определяют емкость Со между внутренним проводником / и экраном, с которым соединен проводник 2 (см. рнс. 9.6); при втором измерении - емкость Сь между проводником 2 и экраном, с которым соединен проводник 1, и при третьем измерении - емкость Со между соединенными вместе проводниками 1, 2 и экраном. По результатам этих измерений частичные емкости определяются по формулам:

Сг = {Са+Сь~С,)/2, (9.8)

Сгз={Са + С,-Сь)/2, (9.9)

С = {Сь + С,-С„)/2. (9.10)

Используя эти значения, по ф-ле (9.7) легко определить рабочую емкость симметричного кабеля. Если значения частичных емкостей из ф-л (9.8) - (9.10) подставить в ф-лу (9.7), то, пренебрегая малыми членами, можно получить следующую формулу для непосредственного определения рабочей емкости на единицу длины по результатам измерений:

Q 2 (Сд -Ь Cj,) - Се (9 11>

Коэффициент емкостной асимметрии симметричных экранированных кабелей определяется по формуле и выражается в процентах:

т(Са-Сь) 2(Са + Сь)-С,

(9.12)

Для большинства симметричных кабелей емкостная асимметрия не должна превышать 10%.

Индуктивность радиочастотного кабеля может быть измерена любым предназначенным для этого прибором. На сравнительно низких частотах лучше всего для этой цели использовать мостовые методы. При высоких частотах можно использовать резонансный метод измерений. Индуктивность кабеля измеряется при коротком замыкании образца, при этом должен быть хороший электрический контакт.

В случае резонансного метода измерений следует иметь в виду, что короткозамкнутая линия имеет индуктивный характер при длине линии от нуля до Х/4. Следовательно, длина измеряемого образца кабеля должна быть меньше Я/4 и такой величины, чтобы можно было пренебречь его затуханием по сравнению с коэффициентом фазы. В этом случае его входное сопротивление чисто реактивное и будет представлять собой эквивалентную вход-

цую индуктивность. Тогда по аналогии с выражением (9.6) можно записать

(9.13)

где L - индуктивность кабеля на единицу длины; / - длина образца.

Поправочный коэффициент tgpZ/p/ имеет то же значение, что и в случае измерения емкости, и определяется по графику рис. 9.5.

Индуктивность радиочастотного кабеля несколько зависит от частоты, так как зависит от частоты внутренняя индуктивность проводников. На высоких частотах внутренняя индуктивность проводников по сравнению с внешней очень мала и частотную зависимость общей индуктивности можно практически не учитывать. При измерениях на низких частотах зависимость внутренней индуктивности от частоты становится заметной и это необходимо учитывать при оценке результатов измерений.

9.6. ИЗМЕРЕНИЕ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЯ

Волновое сопротивление коаксиального кабеля Zb, Ом, в соответствии с выражениями (3.51), (3.62) - (3.65) может быть определено по следующим формулам:

сС сС сС 3-lQ-*C

(9.14)

где с - скорость света, равная скорости электромагнитных волн в свободном пространстве (с=у=3-10* м/с); i - длина волны в свободном пространстве; 1к - длина волны в кабеле; - коэффициент укорочения длины волны; Vk - скорость электромагнитных волн в кабеле; С - емкость кабеля, пФ/м.

Из ф-лы (9.14) видно,, что для определения волнового сопротивления достаточно знать емкость и длину волны в кабеле или скорость распространения электромагнитных волн в кабеле и емкость. Емкость кабеля может быть легко измерена одним из способов, указанных в разд. 9.4.

Коэффициент укорочения длины волны (или отношение скоростей распространения электромагнитных волн) можно измерить различными способами. При этом могут быть использованы ку-метры (Q-метры) - приборы, предназначенные для измерения добротности элементов высокочастотных цепей. Действие куметров основано на использовании резонансных явлений, что позволяет сочетать измерение добротности с одновременным измерением емкости.

Упрощенная схема куметра приведена на рис. 9.7. Куметр со- стоит из трех основных частей: генератора высокой частоты, измерительного контура и высокочастотного лампового вольтметра.



в зависимости от типа куметра генератор плавно перекрывает диапазон частот от 15 кГц до 250 МГц.

Генератор высокой частоты

Рис. 9.7. Упрощенная схема куметра

Измеряемый образец кабеля с емкостью С,: включается в измерительный контур (гнезда <? и 4) параллельно с эталонным переменным конденсатором Со и резистором \Ru. Для измерения тока, протекающего через /?о, в непосредственной близости размещен термоэлемент, а соединенный с ним измерительный прибор програ-дуирован как множитель для второго вольтметра, измеряющего добротность.

Измерительный контур состоит из основного настроечного переменного конденсатора, верньера конденсатора (для точной настройки) и лампового вольтметра V, проградунрованного в величинах добротности Q. Возникающий в контуре ток создает падение напряжения Vc на конденсаторе Со, которое измеряется ламповым вольтметром.

Изменением емкости Со контур настраивают в резонанс с частотой генератора по максимальным показаниям вольтметра. Требуемое напряжение f/o устанавливают регулировкой анодного или экранного напряжения генераторной лампы. В большинстве ку-метров напряжение f/o контролируется косвенно с помощью термоэлектрического амперметра, измеряющего ток в цепи связи.

Погрешность измерения куметром достигает 5-10"/о и возрастает с повышением частоты н влияния паразитных наводок на измерительный контур. Для уменьшения этих наводок генератор и весь прибор в целом экранированы. Соединение контактов куметра с измерительным контуром и подключение термоэлемента к измерительному прибору производятся с помощью экранированных проводов.

Для измерений на куметре применяют образцовые катушки с известной индуктивностью и добротностью. Первоначально проводится настройка куметра с присоединенной эталонной катушкой, а затем с измеряемым образцом, соединенным параллельно или последовательно с эталонной катушкой.Для этой цели обычно применяется пластина из полистирола с третьим гнездом, к которому подключается внутренний проводник измеряемого кабеля, а внешний проводник подклрочастся ко второму гнезду. Во время п.1мсрения эталонная катушка вставляется своими штепсельными 2Г-С

контактами в первое и второе гнезда, затем - в первое и вспомогательное третье гнезда в полистирольной пластине.

Для измерений берется образец кабеля, примерно равный четверти длины волны в кабеле, в соответствии с частотой, на которой производится измерение (например, для частоты 45 МГц длина кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией 1,15-1,20 м). Этот образец соединяется последовательно с катушкой куметра и производится настройка системы в резонанс. При отсоединенном кабеле настройка в резонанс не должна изменяться. Это означает, что в.ходное сопротивление разомкнутого на конце кабеля, длина которого равна четверти длины волны, является чисто активным. В случае если при отключении кабеля настройка изменяется, то методом последовательных проб, изменяя в небольших пределах частоту, добиваются такого положения, чтобы настраивающая систему в резонанс емкость не изменялась при подключенном и отключенном образце кабеля. Обозначая эту частоту /р и выражая ее в герцах, а длину кабеля / в метрах, получим следующее выражение для коэффициента укорочения длины волны в кабеле:

= ХА„ = 3-10«/4 р- (9-15)

Обратная величина коэффициента укорочения длины волны даст значение отношения скорости распространения электромагнитных волн в кабеле и свободном пространстве. Зная эти величины, по ф-ле (9.14) легко определить волновое сопротивление кабеля.

На рис. 9.8 показаны мост для измерения емкости (слева) н куметр (справа). Следует отметить, что с помощью куметра может



Рис. 9.8. Внешний вид емкосгаого моста (слева) и куметра (справа)

быть измерена емкость кабеля. При этом измерение емкости следует производить на частотах 0,5-1,0 МГц.

В случае измерения на куметре коэффициента укорочения длины волны в кабеле могут быть зафиксированы показания добротности контура с включенным кабелем Qi и добротности контура без кабеля Qi, а также значение емкости Со, при которой контур настроен п резонанс с кабелем и без кабеля. По этим данным



и резонансной частоте /р может быть определено вносимое активное сопротивление Rb, Ом, четвертьволнового разомкнутого образца кабеля по формуле

По величине сопротивления Rb может быть определен коэффициент затухания кабеля а, дБ/м, по формуле

«)=, (.,7)

где I - длина кабеля, м.

Определение затухания кабеля с помощью куметра является весьма приближенным и может проводиться лишь при отдельных испытаниях как грубо ориентировочное.

Для определения коэффициента укорочения длины волны в кабеле или отношения скорости распространения волн в кабеле и свободном пространстве, а следовательно, и волнового сопротивления в диапазоне частот от 0,2 до 3 ГГц можно применить метод измерительной линии. Для этой цели образец кабеля длиной 1,5- 2 м подключают к измерительной линии (рис. 9.9), к которой

Измерит, мния

Рис. 9.9. Схема измерения коэффициента укорочения длины волны в кабеле методом измерительной ЛИВИИ

подключен генератор высокой частоты. При разомкнутом конце кабеля в линии будет стоячая волна. Перемещая зонд, устанавливают его в точке, соответствующей минимуму напряжения в линии. После этого, не меняя положения зонда, постепенно обрезают измеряемый образец кабеля до тех пор, пока минимум напряжения будет в той же первоначальной точке. Это будет означать, что отрезанная длина U составляет половину длины волны в кабеле, т. е. Хк=к12. Изменяя частоту сигнала с помощью волномера, можно установить длину волны в свободном пространстве. Тогда

? = ЯА„=2Я/го; vJVo = lj2X. (9.18)

Если частота измерений очень высокая, то Я,к=Л/2 - весьма малая величина (несколько сантиметров) и длину кабеля для обрезания 1о берут соответствующей нескольким половинам длин волн.

т. е. п Тогда

1 = 2пЩ; и„/у„ = /„/2иЯ.

(9.19)

Следует отметить, что длина обрезаемого конца кабеля может быть предварительно определена прикидочным расчетом. При этом следует исходить из конструкции изоляционного покрытия и типа изоляционного материала. В случае сплошного заполнения диэлектриком коэффициент укорочения примерно равен корню квадратному из относительной диэлектрической проницаемости изоляционного материала.

При измерении коэффициента укорочения длины волны можно использовать резонансные свойства измеряемого образца кабеля. Резонансная частота кабеля большой длины определяется по

Рис. 9.10. Структурная схема для определения резонансных свойств кабеля

Генератор \-\КаШь

индикатор (Вольтметр, усилитель)

структурной схеме на рис. 9.10. Ожидаемая первая резонансная частота определяется по формуле и выражается в мегагерцах

/р1=75/и. (9.20)

где I - коэффициент укорочения длины волны; I - длина образца, м.

Измеряют несколько соседних резонансных частот для разомкнутого образца кабеля при нечетных значениях номера резонанса п= 1, 3, 5 ..., для короткозамкнутого образца - при четных значениях « = 2, 4, 6... Волновое сопротивление образца кабеля определяют по результатам измерений резонансных частот и емкости по формуле

Z3=25.10Wp,, (9.21)

где С -емкость всего образца, пФ; /р„ - резонансная частота, МГц (fpn = «fpi); « - номер резонанса.

Для измерения волнового сопротивления кабелей могут быть применены мостовые методы измерений. В частности, могут быть использованы методы холостого хода и короткого замыкания. При этом определяются входные сопротивления при холостом ходе и коротком замыкании и рассчитываются параметры по формулам, приведенным в разд. 2.13. Волновое сопротивление симметричных кабелей лучше всего измерять по методу холостого хода и короткого замыкания.

9.7. ИЗМЕРЕНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ

Известно, что однородная линия на высоких частотах обладает постоянным волновым сопротивлением. Более того, даже конструктивные и технологические неоднородности не повлияют существенно на номинальное волновое сопротивление кабеля в случае изменения частоты при условии, что длина передаваемых по кабелям волн значительно превышает электрическую длину неоднородное-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68



0.0122
Яндекс.Метрика