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

зависимость собственного КСВН кабеля марки РК 75-9-13 от частоты.

Представляет интерес экспериментальное определение колебаний величины собственного КСВН кабеля и волнового сопротивления в диапазоне более низких частот: 0,2-1 ГГц, 1,0-2,5 ГГц. Результаты измерений в указанных диапазонах частот приведены на рис. 9.15 и 9.16.

Анализ полученных данных показывает, что пределы колебания величины собственного КСВН и волнового сопротивления при

1Л 1,2

КСВН

80 70 ВО 50

1000

1200 то 1600 1800 2000/, МГц

Рис. 9.16. Зависимость величины собственного КСВН и действующего волнового сопротивления кабеля марки РК 75-9-13 от частоты в диапазоне частот от 1000 до 2000 МГц

более низких частотах меньше, чем в диапазоне сантиметровых волн. Это объясняется тем, что имеющиеся в кабеле конструктивно-технологические неоднородности в более низком диапазоне частот значительно меньше влияют на параметры передачи.

Резонансный метод. Этот метод оценки неоднородностей в кабеле основан на изменении частотных разностей между двумя соседними экстремальными значениями входного сопротивления кабеля. Если кабель однороден, то эти частотные интервалы равны между собой и зависят только от скорости распространения электромагнитных волн и длины линии. Для неоднородных линий равенство частотных интервалов нарушается.

Схема измерений по этому методу приведена на рис. 9.17. К входу кабеля подключается генератор высокой частоты, а дру-

Bo/iHOMep

Генератор высокой, частоты

Измеряемый, кабель

индикатор

входиоеа

уровня

Рис. 9.17. Схема измерения неоднородностей в кабеле резонансным методом

ТОЙ конец кабеля замыкается накоротко. Изменяя частоту генератора, регистрируют максимумы напряжения на входе кабеля и измеряют каждый раз частоту. Допустим, что при измерениях по-

лучены резонансные частоты fu /2,/„ i, /„, /„+1. Из этой последовательности резонансных частот п+1 можно получить п частотных разностей

АЛ =(9.32)

где i изменяется от 1 до п. Эти частотные разности вследствие наличия неоднородностей не будут одинаковыми. Их средняя арифметическая величина может быть определена по формуле

Д/ср.ар=2А «-

(9.33)

Среднеквадратическая величина среднего изменения измеренных величин может быть рассчитана по формуле

fср.kb

1=1

(S /1)

(9.34).

п- 1

где 6/t = A/i-А/ср.ар.

Величины Afcp.ap и Afcp.kb связаны со среднёквадратическим значением коэффициента стоячей волны на входе кабеля следующей формулой:

КСВНср.кв = I + Tc(l-f 5,77аZ-f ЗООаГ») УАйЖП, (9.35) где а - коэффициент затухания кабеля, дБ/м; I - длина кабеля, м.

Эта формула дает хорошее приближение при небольших значениях коэффициента затухания кабеля (а/<5 дБ). При больших значениях коэффициента затухания следует пользоваться формулой

КСВНср.кв = 1 +я е" 1/ch2al l/ V Aal+5hAalV

ср. kb


, . (9.36)

4a/+sh4a/ V V/cp.ap/

По величине среднего значения КСВН волны можно судить о величине неоднородностей в кабеле.

Метод качающейся частоты. Данный метод основан на автоматическом определении КСВН на входе кабеля с использованием ответвителей, которые могут измерять коэффициенты отражения порядка 1,01-1,05 (рефлектометры), и панорамных индикаторов с электроннолучевой трубкой. Схема измерений по этому методу приведена на рис. 9.18.

В рефлектометре для измерения падающей и отраженной волн используются два направленных ответвителя (или один ответви-тель па два направления). Если направленные ответвители являются электрически совершенными, то по амплитудам отраженной и падающей волн можно непосредственно определить модуль коэффициента отражения. Подавая соответствующие сигналы на панорамный индикатор, можно автоматически записывать значения КСВН кабеля.



Этот метод испытания неоднородности позволяет весьма быстро получать результаты измерений и может быть использован в

Генератор качающейся частоты

Рефлектометр

Измеряемый, кабель


Усилитель

КСВН

Рис. 9.18. Схема измерения неоднородностей в кабеле качающейся частоты

гтодо.ч

широком диапазоне сверхвысоких частот. Однако он требует весьма тщательного согласования сопротивлений на входе кабеля и выходе рефлектометра.

Импульсный метод. Этот метод оценки однородности волнового сопротивления в радиочастотных кабелях состоит в том, что в кабель посылаются короткие импульсы напряжения с определенной частотой следования и производится наблюдение отраженных от неоднородностей импульсов на экране электроннолучевой трубки. При отсутствии каких-либо неоднородностей внутри кабеля отраженных импульсов не будет. i

При наличии в кабеле неоднородностей, повреждений или несогласованной нагрузки на дальнем конце кабеля возникают отраженные импульсы, которые возвращаются к началу линии. Усиленные отраженные импульсы подаются на пластины злектронно-лученой трубки и, взаимодействуя с напряжением развертки, создают на ее экране выбросы. Амплитуда этих выбросов характеризует величину неоднородности, а местоположение выброса на линии развертки определяет расстояние этой неоднородности от н.а-чала кабеля. Следовательно, отградуировав определенным образом экран трубки, можно количественно оценивать как величину неоднородностей, так и их местоположение в кабеле.

В настоящее время такие импульсные приборы, основанные на радиолокационном принципе, сравнительно широко используются для измерения неоднородностей различных линий передачи: линий электропередачи, воздушных линий связи, магистральных кабелей и др. Технические данные импульсных приборов определяются параметрами измеряемых цепей (их длиной, величиной затухания, полосой пропускаемых частот, скоростью распространения электромагнитных волн и др.), а также требованиями к их точности и чувствительности.

К импульсным приборам, предназначенным для измерений радиочастотных кабелей, предъявляются наиболее высокие требования по чувствительности и разрешающей способности. Поэтому потребовалось создание специальных приборов. В настоящее вре-

мя промышелнностью выпускаются импульсные измерители неоднородностей кабелей типов Р5-8/1, Р5-8, Р5-9, предназначенные для обнаружения повреждений в кабелях или сосредоточенной неоднородности волнового сопротивления и определения расстояния до неоднородности. Это - малогабаритные приборы с высокой разрешающей способностью, автономным питанием и прямым отсчетом. Они имеют устройство, позволяющее производить запись-импульсной характеристики неоднородности волнового сопротивления кабеля на диаграммной бумаге самопишущего потенциометра.

Сравнивая различные методы оценки неоднородностей различных кабелей, следует отметить, что в условиях производства наиболее целесообразно применять импульсный метод и метод качающейся частоты. Метод фиксированных частот и резонансный метод имеют свои преимущества при оценке неоднородностей коротких образцов кабелей и применяются, главным образом, в лабораторных условиях.

9.8. ИЗМЕРЕНИЕ ЗАТУХАНИЯ В КАБЕЛЯХ

Прежде чем рассматривать конкретные методы измерения затухания в кабелях, необходимо хотя бы кратко рассмотреть общие вопросы оценки затухания измеряемого кабеля как четырехполюсника.

В общем случае кабель можно представить в виде четырехполюсника, подключенного с помощью подводящих линий 1 и 2 между генератором и нагрузкой (рис. 9.19). Этот пассивный.

тг - -падг

"mtgl -

полюскак 2 [кабель)

7 г

Рис. 9.19. Представление кабеля в виде четырехполюсника

четырехполюсник с точки зрения соотношения мощностей можно полностью характеризовать так называемой матрицей рассеяния S следующгео вида:

" i (9.37>


Элементами этой матрицы, называемым коэффициентами рассеяния, являются: Sii - коэффициент отражения на входе четырехполюсника /-/, когда линия 2 согласована и отралення от нагрузки отсутствуют; - коэффициент передачи в направлении от клемм 2-2 к клеммам I-У четырехполюсника; S2\ - коэффи-



циент передачи в направлении от клемм 1-1 к клеммам 2-2 четырехполюсника; S22 - коэффициент отражения на входе четырехполюсника 2-2, когда линия 1 согласована. Потери, вносимые четырехполюсником, определяются отношением мощности Pi, поступающей от генератора в нагрузку при отсутствии четырехполюсника, к мощности Рг, попадающей в нагрузку при включенном четырехполюснике. Затухание в децибелах выражается следующей формулой:

а= lOlg

(9.38)

Это определение вносимого затухания является слишком общим, так как потери могут зависеть не только от характеристик четырехполюсника, но и от отражений, вызванных несогласованностью нагрузки и генератора. Для устранения этой неопределенности вносимые потери обычно определяют, считая Pi максимальной мощностью, которую может отдать генератор, т. е. мощностью, поступающей в согласованную нагрузку (7н=2г). В этом случае определение затухания по ф-ле (9.38) становится более четким и его величина однозначно определяется характеристиками четырехполюсника, включая потери рассеяния в четырехполюснике и Ботери вследствие отражения, вызываемого рассогласованием между четырехполюсником и генератором.

На практике часто бывает необходимо разделить общие потери а на потери рассеяния Чш и потери осо, обусловленные отражением, т. е.

« = «„ + «0- (9-39)

Определим значения am и оо в зависимости от элементов матрицы рассеяния. Возьмем произвольный четырехполюсник, включенный между генератором и нагрузкой (см. рис. 9.17). Волновые оопротивления передающих линий, соединяющих генератор и нагрузку с четырехполюсником, равны соответственно Zi и Zb Предположим, что сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению второй линии, т. е. Z-Z2, а сопротивление генератора равно волновому сопротивлению первой линии, т. е. Zr=Zi. Обозначим через бпад! напряжение падающей волны, распространяющейся от генератора к четырехполюснику. Величина отраженной волны 601 зависит от рассогласования между четырехполюсником и линией 1. Генератор отдает максимальную мощность четырехполюснику, если Zr=Zi. В этом случае 601 = 0 и величина максимально отдаваемой мощности

Л = {UnmWi- (9-40)

Если напряжение падающей волны, прошедшей через четырехполюсник, обозначить Упаля (см. рис. 9.17), то мощность, поступающая в нагрузку, будет равна

Р. = (Лад.)2,. (9.41)

Подставляя полученные значения Pi и Рг в ф-лу (9.38), можно написать

пад1 V

2 Z,

- . (9.42)

Зная, что отношение нормированных напряжений при использовании идеального трансформатора выражает коэффициент передачи Si2, можно записать ф-лу (9.42) так:

a=101g- = -l01g5i,r. •12

(9.43>

Умножив и разделив это выражение на 1-S\u получим

a = -101g(I-S,iP)-l01g.

(9.44)

Сравнивая это ур-ние с ур-нием (9.39), можно написать, что ao = -lOlg(l-5,J), (9.45>

ат= - lOlg

1 -IS,

= -201gi5,,H-l01g(l-. (9.46>


Формула (9.45) позволяет определять затухание, эквивалентное потерям мощности, обусловленным отражением на входе четырехполюсника (клеммы 1-1), а ф-ла (9.46) определяет затухание четырехполюсника, обусловленное распространением волны в одном направлении. Если четырехполюсник согласован на входе и выходе, то 511=5г2=0 и затухание его определяется по формуле

«т = - 1 Olg I 1 = - 201g I . (9.47>

Рассмотрим основные методы измерений затухания четырехполюсника, в качестве которого может быть представлен коаксиальный или симметричный кабель. На рис. 9.20 приведена классификация методов измерения затухания в коаксиальных кабелях, а далее приводится их краткое описание.

Нулевые методы (мостовые методы, метод компенсации). Основа метода радиочастотного моста состоит в сравнении некоторого неизвестного полного сопротивления с известным эталонным сопротивлением (рис. 9.21а), Точность данного метода определяется точностью изготовления эталонного сопротивления, точностьк> определения частоты,-на которой производится измерение, стабильностью мощности генератора, применением прецизионных разъемов. В настоящее время существуют мостовые схемы, позволяющие измерять полное сопротивление в диапазоне частот до 500 МГц с точностью 1-2% (двойной Т-образный мост Вудса, мостовая схема Бирна). Однако на высоких частотах сильное влияние оказывают паразитные емкости (емкость корпуса моста, дополнительная емкость, возникающая при прикосновении оператора к измерительной установке).



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



0.012
Яндекс.Метрика