P4 (Исследование параметров СВЧ-устройств)

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕЛНЕГО СПЕЦИАЛЪНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР МОСКОВСКИИ ОРЛЕНА ЛЕНИНА АВИАНИОННЫИ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРЛЖОНИКИЛЗЕ Л В ВИТКО, В Л ГОСТЮХИН, А И СЕМЕНОВ, Т Л ТРОФИйАОВЛ, В С. ФИЛИППОВ РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ по курсу АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА Часть П Под редакцией И, В СМЦРНОагА Утверждено на заседании редсоаага 30 сентября !974 г. МОСКВА — !976 мДК 62! 396 67 (076.6) Во 1! части Руководства к лабораторным работам по антенно фидериым устройствам включены описания работ по антеннам СВЧ Описания лабораторных работ составлены; раздел 1 и работа № 7 — А В Витко, работа № 6 — В, Л.

Гостюхиным, работа № 8 — Т. А Трофимовой, работы № 9 и № 10 — В С. Филипповым, приложение к работе № 7 — А. И, Семеновым, © Московский авиациоииыа институт, !976 г Заа редакцнеа М И Кузнецова 621.396 6 (075) В 541 Раздел 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЬ1Е ПРИБОРЫ 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЛИИИЯ Р1-4 (ИВЛУ-140) Измерительная линия Р1-4 предназначена для измерения коэффициента бегущей волны К4, в устройствах, имеющих вход на основе стандартных прямоугольных волноводов.

В конструкции измерительной линии Р1-4 предусмотрена возможность установки волновода одного из следующих сечений. 17 Х 8 мм; 19 Х 9,5 мм; 23Х!О мм н 28,5Х12,6 мм В качестве индикаторных приборов с этой линией могут использоваться различные измерительные усилители, в том числе У2-1А (28ИМ), а также мнкроамперметр постоянного тока М-95 с пределами измерений 0 — 1 мкА В учебной лаборатории АФУ линии Р1-4 используются с волноводами сечении либо 23Х 10 мм, либо 28,5 Х!2,6 мм и с измерительным усилителем У2-1А (28ИМ).

Основные характеристики линии 1 Диапазон рабочих частот с четырьмя сменными волноводами 16670 — 7! 50 МГц (Л = 1,8 — 4,2 см) . 2. Погрешность измерений коэффициента бегущей волны при Ка „>~ 0,5 не больше + 5% 3 Точность отсчета по нониусу перемещения зонда вдоль линии +0,05 мм. Схематически устройство линии показано на рис 0 ! Основными узлами линии являются прямоугольный волновод ! и измерительная головка 2 Вдоль волновода 7 посредине его широкой стенки расположена щель шириной 1,5 мм, через которую в волновод проходит зонд 7, передающий энергию к измерительной головке. Для уменьшения влияния емкости между зондом и стенками щели зонд окружен экраном б. Измерительная головка 2 устроена таким образом, что имеется возможность регулировать глубину погружения зонда в волновод о~ 0 до 5 мм за счет осевого перемещения стержня 5 Кроме того, в ~ оловке можно компенсировать реактивную составляющую сопротивления зонда и добиваться наилучших условий для работы полупроводникового детектора Для осуществления двух последних ре~улнровок в конструкции голонки предусмотрены перестраиваемый контур зонда и пересграиваемый контур дсгектора, Кон~ур зонда п)1едсгавляет собой коаксиальную линию, образованнук> с>ер>ьнеьг 5 и внутренней трубкой 8; перестройка контура производится перемещением закорачпвающего поршня 4.

Контур детектора так кс представляет собой коаксиальную линию, образованную К ннзиаашарнгшу о)зиб'Ру Рис. О. 1. Схема тстройства измерительной линни Р!ып l .— приз~оугольиый волновод со шелью 2 — измеря>'сльнан головка; 8 . поршень контура детектора, 4 — поршень кон>ура зо>ша; 8 — стержень; б — экран зонда; 7 — зонд, 8- — трубка внутреннин; 9 — трубка внешнин внутренней трубкой 8 и внешней трубкой 9; перестройка контура производится перемещением закорачивающего поршня З. В качестве детектора в головке используется полупроводниковый диод ДКВ-З.

Схематически внешний впд измерительной линии Р1-4 показан па рис. О. 2. Механической основой линии являются две стойки 10, скрепленные между собой чстырьхи продольными стержнями 1! К стойкам привинчен прямоугольный волновод 1 со щелью в широкой стенке. Верхние продольные стержни служат направляющими для каретки )З, на которой укреплена измерительная головка 2. Стойки имен>т винтовые ножки 12, за счет которых можно Регулировать высоту расположения прямоугольного волновода !осевую лини>о внутреннего канала) в пределах 11Π— 130 мм. Перемещение каретки !З вместе с измерительной головкой 2 осуществляется вращением сдвоенной ручки !4 При этом ручка большого диаметра служит для быстром> перемещешш каретки, а малого — для медленного.

Величина перемещения каретки отмечается по нониусу 18. Погружение зонда устанавливается гайкой 15, глубина погружения определяется по делениям на стержне около гайки Движение закорачивающего поршня контура зонда производится за счет перемещения двух выступов 16, а движение закорачиваюшего поршня контура детектора производится за счет вращения ручки 17. Подготовка измерительной линии к работе заключается в установке необходимой глубины погружения зонда и настройке измерительной головки в резонанс, Первоначально глубина погружения зонда устанавливается 2 — 3 мм, после чего головка настраивается в резонанс (по наибольшему показанию индикаторного прибора) сперва перемещением поршня контура зонда (перемещением выступов 16), а затем перемещением поршня контура детекзора (вращением ручки 17).

Указанные операции настройки головки следует повторить до получення наибольших показаний индикаторного прибора. После этого, проведя пробное перемещение каретки вдоль линни, необходимо установить наименьшую глубину погружения зонда, которая допускается мощностью генератора, чувствительностью индикаторного прибора и чувствительностью измерительной линии, при изменении глубины погружения зонда требуется снова провести настройку индикаторной головки в резонанс.

Необходимо отметить, что чувствительность линии может сильно меняться от одного экземпляра диода к другому и, кроме того, она меняется в зависимости от рабочей длины волны, прн этом нз коротковолновом участке диапазона чувствительность линии в 2 — 3 раза больше, чем на длинноволновом. 1!ри работе с линией должны выполняться следующие рекомеядации, несоблюдение которых может увеличить ошибки измерений; 1. Соединять волноводные фланцы следует тщательно, без перекосов и смещений. 2. Между генератором и линией обязательно должен быть либо развязывающий аттенюатор (с затуханием порядка 5 — 10 децибел), не вносящий в тракт значительных отражений, либо вентиль.

3. Глубину погружения зонда следует уменьшать настолько, насколько позволяет мощность генератора и чувствительность установки. 4. Для уменьшения реакции зонда на поле в волноводе измерительная ~оловка линии должна быть настроена в резонанс. 5. Воль-амперные характеристики диода могут заметно отличаться от квадратичных, меняться от экземпляра к экземпляру и, кроме того, зависеть от уровня мощности.

Поэтому прн точных измерениях Ка, необходимо либо применить метод, использующий градуированный аттенюатор (Руководство к лабораторным работам, ч. 1, стр. 10), либо предварительно снимать характеристику детектора. В последнем случае измерения К», необходимо проводить золько с тем индикаторным прибором, с которым снималась харак-ерпстика. б. В ряде случаев в детекторный контур могут «просачиваться» электромагнитные колебания через провод, соединяющий измерительную головку линии с индикаторным прибором. Для проверки степени «просачивания» необходимо полностью приподнять зонд.

При «просачивании» паразитной энергии показания индикаторного прибора не уменьшаются целиком до нуля, как это должно быть. В этом случае в цепь между детектором и индикаторным прибором необходимо включить специальный высокочастотный фильтр, который имеется в комплекте измерительной линии, 2, ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ТИПА ГЗ-14А (ГС-624М) Генератор сигналов ГЗ-14А являешься не~очипком высокочастотных колебаний, калиброванных по частоте и уровню; он предназначен ддя различных радиотехнических измерений в лабора~оргнчх условиях, Основные характеристики генератора !.

Частота генерируемых колебаний 7500 †104 МГц (). = == 4 — 2,9 см) 2. Точность установки частоты -) 2 1О' (-й 0,2 "1ч). 3. Уровень выходной пекалпброванной мощности — 5 мВт в импульсе; уровень выходной калиброванной мощности — 10 ' — 10 '" Вт в импульсе.

4. Внутренняя модуляция — прямоугольными импульсами (меаидром) с частотой следования 1000 Гц 5. Выход волноводный сечением 28,5Х 12,5 мм. Схематически лицевая панель генератора полазана па рнс. О. 3, а его блок-схема — на рис. О.4. Точками на блок-схеме обозначены ручки управления, выведеннЫе на лицевую панель.

Собственно генератор высокой частоты собран на двух одновременно работаюгцих клистронах, каждый из которых может подключаться к волноводному тракту с помощью водноводно~о переключателя 4; при этом другой клистрон этим же переключателем от тракта изолируется.

Оптимальная связь каждо~о из двух клистроиов с волноводным трактом достигается пучем перемещения короткозамыкающих поршней ручками 5 и 9. С помощью переключателя 1 могут быть установлены следующие ремгимы работы клистронов: непрерывный, импульсный (меандр), от внешнего иодулгпора С полноводным трактом генератора связан волномер, включающий перестраиваемый пнлиндрическпй резонатор, кристаллический детектор с потенциометром и стрелочный прибор 10, который подключается с помощью тумблера 12 Волномер работает по принципу максимальных показаний прп настройке резонатора в резонанс вращением ручки 15; чувствительность волномера можно менять вращением ручки 11. Частота генератора находится по графику в соответсгвпи с показаниями в окошке волномера 14.

Правда, на практике волномер генератора чаще используется иначе — — вначале устанавливаются деления волномера, соответствующие необходимой длине волны, а затем вращением ручки 7 грубого изменения частоты и окончательно вращением ручки 21 точной подстройки частоты по максимальным показаниям волномера устанавливают выбранную частоту, Прн вращении ручки 7 частота ориентировочно может определяться по показаниям шкал в окошках 5 и 8 и по данным табл. 2; при этом механически перестраиваются размеры резоначора только чого клистрона, который подключен к волноводному тракту, При Рис 0 3 Лицевая панель генератора снгна.тв ГЗ-14А. ! — перектючатель «Род работы», 2 — табличка «Частота генератора», 5 — гнездо «Внешн манин», 4 — волноводный переключатель «Диапазон», 5 и 9 — ручки переключения коротко- замыкающих поршней «Коррекция»; 6 н 8 — окошки со шкала мн соответственно «1 диапазон» и «11 диапазон»; 7 — ручка ме ханнческой перестройки частоты клистронов «Частот а», !Π— стрелочный прибор !! — ручка регулировки чувствительности вочномера «Чувствш волномера», 72 — т)цблер «Термясшр-волпомер», !3 и !6 — ручки потенцнометров термнсторного моста соответствевно «уст нуля плавно», «уст нуля грубо», !4 — окошко со шкачой волномера, 45 — ручка перестройки волпомера, !7 ††тум включения прибора в сеть «( еть», !5 — ручка аттенюатора на два положения (при переключении ручку необходимо нажать от себя) «Выход — шйг, П)«»; !9 —.