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

Затухание кабеля а, дБ, определяется по формуле a = 201g5i,-101g(l-5„),

(9.50)

5x2=i/]/r. (9.51)

Метод экстремальных коэффициентов. При измерении этим методом измеряемый кабель также рассматривается как линейный пассивный четырехполюсник. С помощью измерительной линии и переменной реактивной нагрузки на конце кабеля измеряется полное входное сопротивление кабеля, и по этим данным определяется затухание и волновое сопротивление кабеля.

В соответствии с указанным методом, схема которого показана на рис. 9.24, измеряемый кабель подключают к выходу измерительной линии и нагружают на переменное реактивное сопротивление, выполненное в виде контрольной коаксиальной линии с подвижным короткозамыкающим поршнем. Изменяя положение короткозамыкающего поршня, можно определить зависимость входного сопротивления кабеля от его электрической длины. Из физических соображений подвижной короткозамыкающий поршень перемещают в пределах Я/2 через равные интервалы, например Л/16, где Л - длина волны в измерительной линии.

Измеренные при каждом положении поршня значения входных сопротивлений кабеля наносятся на круговую диаграмму полных сопротивлений, на которой они располагаются по некоторой окружности, называемой окружностью полных сопротивлений. Если волновое сопротивление измерительной линии Zq и волновое сопротивление измеряемого кабеля равны друг другу, то центр окружности полных сопротивлений совпадает с центром круговой диаграммы. Когда волновое сопротивление измерительной линии не равно волновому сопротивлению кабеля (что чаще всего встречается при измерениях), а в точке присоединения кабеля к нзме- -рительной линии отсутствуют какие-либо реактивные неоднородности, центр окружности полных сопротивлений располагается на вещественной оси круговой диаграммы полных сопротивлений справа или слева от ее центра (рис. 9.29).

При построении окружности полных сопротивлений необходимо правильно определять фазу первой точки измерений, от положения которой зависит общее расположение этой окружности на круговой диаграмме. Фаза коэффициента отражения, измеренного при исходном положении короткозамыкающего поршня, в долях длины волны может быть определена следующим образом.

Измерительная линия закорачивается на выходе «заглушкой», измеряется длина волны % и определяется положение условного конца линии (т. е. положение первого минимума стоячей волны от места короткого замыкания). Затем подключают измеряемый кабель и вновь определяют положение минимума стоячей волны на измерительной линии. Величина отношения смещения минимума стоячей волны при подключении кабеля к измерительной линии

3 ч >.

о. о -&

«



4j ч

г X СО

г X са

s X са

X СО



относительно условного конца Lm к длине волны Л характеризует величину аргумента коэффициента отражения, соответствующего первой точке окружности полных сопротивлений.

Используя точку пересечения окружности полных сопротивлений с вещественной осью, можно определить резонансные значения входного полного сопротивления кабеля, т. е. /?мапс н Rum-

В табл. 9.1 показаны возможные положения окружности пол-пых сопротивлений на круговой диаграмме и приведены соответствующие им расчетные формулы, которыми следует пользоваться при расчете волнового сопротивления и затухания кабелей.

Из табл. 9.1 видно, что при малом затухании в кабеле резонансные значения входного сопротивления кабеля (точки пересечения окружности полных сопротивлений с вещественной осью) располагаются по обе стороны от центра круговой диаграммы, а при большом затухании в кабеле резонансные значения входного сопротивления располагаются либо справа, либо слева от центра круговой диаграммы полных сопротивлений.

На практике волновое сопротивление кабелей обычно отличается от волнового сопротивления измерительной линии. Поэтому в месте подключения кабеля к измерительной линии имеется скачок волнового сопротивления на величину AZ=\Zo-Zb\. Этот скачок смещает центр окружности полных споротивлений по вещественной оси влево или вправо. Обычно коаксиальные кабели подключают к измерительной линии с помощью радиочастотных соединителей, собственный КСВН которых на частотах порядка 2-3 ГГц не превышает величины 1,2-1,5. Эти соединители, кроме неоднородности волнового сопротивления, вносят и некоторую реактивную неоднородность, возникающую в местах резких переходов от одного диаметра к другому. В связи с этим в тракт измерения от измерительной линии до оконечной нагрузки вносятся дополнительные неоднородности за счет радиочастотных соединителей. Следовательно, величина входного полного сопротивления на данной частоте будет зависеть не только от положения короткозамыкателя и величины внутренних неоднородностей в кабеле, но и от величины неоднородности, возникающей в месте подключения кабеля к измерительной линии.

Влияние неоднородности может быть учтено, если предположить, что она эквивалентна некоторой сосредоточенной проводимости У. Такое предположение является допустимым, так как длина вилки соединителя и опорной диэлектрической шайбы на частоте порядка 3 ГГц значительно меньше четверти длины волны.

Для определения влияния неоднородностей, возникающих в месте соединения кабеля с измерительной линией, удобно рассмотреть не диаграмму полных сопротивлений, а диаграмму активных проводимостей (рис. 9.30). Из рисунка следует, что при малых неоднородиостях, вознпкяюп1их в соединителях, реактивная проводимость смеп1,ает все точки окружности полных сопротивлений вверх (или вниз, если Y отрицательна).

Таким образом, получается смещенная диаграмма активной проводимости, которая дает ложные показания величин КСВН - &макс и ккт- В ЭТОМ случас для определения истинных значений величин КСВН необходимо центр окружности полных сопротивлений Ci сместить на величину так, чтобы точка Cj оказалась на ве-

Рис. 9.30. Отклонение центра окружиости полных сопротивлений от вещественной оси круговой диаграммы при наличии шунтирующей проводимости в месте подключения кабеля к измерительной линии:

/ - случай малой шунтирующей проводимости; 2 - ретрансформироваииая окружность; 3 -случай большой шунтирующей проводимости


0,378Л

щественной оси. Истинные значения КСВН определяются как точки пересечения новой окружности с центром в точке Сг с вещественной осью, т. е. точки *„акс и *мин-

Такой способ ретрансформации центра окружности полных сопротивлений на вещественную ось, когда величина КСВН соединителя не превышает 1,2-1,5, на практике всегда возможен и не вызывает значительной ошибки, так как электрический угол, на который сдвигается центр окружности полных сопротивлений, не превышает нескольких градусов. Этим методом одновременно с измерением волнового сопротивления и затухания кабеля можно определить реактивную проводимость, которая соответствует неоднородности в месте подключения кабеля к измерительной линии.

Из рис. 9.30 видно, что А!макс>Лмакс, 3 Лмин<мин. ЕсЛИ В ф-Лу

(9.55) подставить „акс и Л„ин, то в результате получим

2в = макс/ин

Величина затухания согласно ф-ле (9.54) не будет сильно отличаться от своей истинной величины. Следовательно, можем записать

tha/ = l/ -,--Tuihal.

V макс мин

11-320




Необходимо отметить, что при наличии большой шунтирующей проводимости в месте подключения кабеля к измерительной линии описанный выше метод ретрансформации центра окружности полных сопротивлений на вещественную ось становится неправильным И может внести большие ошибки в результаты измерений волнового сопротивления и затухания исследуемого кабеля.

Предположим, что шунтирующая проводимость на данной частоте имеет емкостный характер. В этом случае окружность полных сопротивлений будет смещена вниз относительно вещественной оси (см. рис. 9.30). С увеличением реактивной проводимости эта окружность, скользя между двумя окружностями постоянных активных проводимостей и Y2, уменьшает радиус и стремится к точке ±оо на круговой диаграмме. При этом электрический угол стремится к величине -л/2 или +л/2, если проводимость имеет индуктивный характер.

На некоторой частоте проводимость может оказаться очень большой и цепь по высокой частоте в точке подключения кабеля к измерительной линии - замкнутой накоротко. В этом случае в точке неоднородности коэффициент отражения Г= -1 (или -fl, если проводимость носит индуктивный характер). Таким образом, уменьшение радиуса окружности полных сопротивлений объясняется дополнительными потерями на отражения от неоднородностей.

При определении волнового сопротивления и затухания кабелей по результатам измерений входных сопротивлений, когда имеет место большая реактивная проводимость в точке подключения кабеля к измерительной линии, ретрансформацию окружности полных сопротивлений на вещественную ось необходимо производить так, чтобы она все время касалась двух окружностей постоянной активной проводимости. При таком способе ретрансформации происходит увеличение самой окружности и, таким образом, автоматически исключаются потери за счет отражения от неоднородностей из общей величины вносимых потерь.

На рис. 9.31 приведена схема измерений затухания и волнового сопротивления методом экстремальных коэффициентов.


Рис. 9.31. Полная спруктуряая схема измерения затухания в кабеле методом экстремальных коэффициентов:

/ - стабилизатор напряжения; 2 - ГСС; 3 - аттенюатор; 4 - измерительная линия; 5 - радиочастотный соединитель; 6 - измеряемый кабель; 7 - короткозамыкающий поршень; 8 - индикатор; 9 -волномер; W -тройник

Стабилизатор напряжения / служит для обеспечения стабильного режима работы высокочастотного генератора 2, в качестве которого может быть использован любой генератор, обеспечивающий нужный диапазон частот и необходимую стабильную величину вы.ходиой мощности.

Переменный аттенюатор 3 предназначен для уменьшения реакции при изменении величины реактивной оконечной нагрузки на выходную мощность и частоту генератора. Величина вносимого аттенюатором затухания, как показывает опыт, должна быть порядка 20 дБ.

Тип измерительной линии 4 определяется диапазоном частот, в котором необходимо произвести измерение.

В качестве индикатора 8 в зависимости от вида высокочастотных колебаний может быть использован соответствующий усилитель.

В качестве переменной реактивной нагрузки может быть использован отрезок жесткой коаксиальной линии 5 с подвижным короткозамыкающим поршнем 7. Расстояние, на которое должен перемещаться короткозамыкающий поршень, должно быть не менее Я/2 при максимальной длине волны диапазона.

Волномер 9, включенный в измерительный тракт с помощью коаксиального тройника 10, служит, с одной стороны, для контроля постоянства частоты во время проведения одного измерения и с другой - для перестройки частоты генератора на требуемую частоту диапазона.

Длина образцов исследуемых кабелей 6 выбирается из следующих соображений. Во-первых, необходимо, чтобы величина затухания образца кабеля была такой, при которой КСВН измерительной линии был бы не более 10. В противном случае возникает трудность в определении КСВН на измерительной линии, так как получается глубокий минимум стоячей волны. Во-вторых, затухание образца кабеля не должно быть очень большим, ибо при этом происходит полное «проталкивание» стоячей волны от генератора к нагрузке при перемещении короткозамыкающего поршня. Практически установлено, что наиболее оптимальной величиной является такая длина образца измеряемого кабеля, при которой затухание составляет 3-6 дБ.

Метод отношения мощностей. Данный метод основан непосредственно на определении вносимого затухания авн, которое может быть подсчитано в соответствии с ур-нием (9.38) по результатам измерений мощности до и после включения измеряемого образца кабеля. При этих измерениях волновое сопротивление кабеля должно быть согласовано с генератором, а при измерении мощности генератора без кабеля генератор должен быть согласован с нагрузкой.

Метод отношения мощностей позволяет производить измерение затухания кабелей в некотором диапазоне частот. Основным преимуществом метода являются его простота и быстрота измерений. К недостаткам его относится то, что невозможно разделить собственные потери в кабеле и потери за счет отражений, вследствие несогласованности сопротивлений.

Если измеряемое затухание кабеля велико, то первоначальное и последующие значения мощности приходится измерять различными измерителями мощности. В этом случае необходимы абсо-

11* 323



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



0.0095
Яндекс.Метрика