P6 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 8

Поэтому ошибки установки фазы Р 1 рассматриваемого мостового фазоврашателя также подчиняются нормальному закону распределения со средним значением ) ~ г Й ~й'') у-) - 2 (~ ~й ' ') т,) "() ("' и с дисперсией ВЙ ( =Юу(Ау~ Лу, ) = ~~ Ю~ ~уй ~ Ау ), ((б) Полагая, что дисперсия ошибки установки фазы отражательных фазоврешателей Ра у За со б не зависит от номера включенного коммутатора, получим (17) Таким образом, ошибка установки фазы рассматриваемого проходного мостового фазоврашателя является случайной велнчяной с нормальным законом распределения с нулевым средним значением и дисперсией, равной половине дисперсии ошибки установки фазы одного отражательного фазоврашателя. Ошибки установки фазы отражательных фазовращатепей влияют также на модуль коэффипиента передачи ! 5,! .

Можно показать, что среднее значение )Я ! 2! по всем фазовым состояниям проходного фазоврашателя на 8 положений ЯЯ )о ! е соэ- 2Ф Ы 118) Нормированный (к макснмадьному значению ~ Юк~ ~ при б ~ О) график зависимости !б,! от среднеквадратичной ошибки б' приведен на рис. 7. В выпускаемых в настоящее время отража— тельных фазоврашателях на 4 положения макси— мальная ошибка установ— ки фазы лежит в пределах 0% о 18-20, которая в случае нормального закона распредепения соответствуо 09 ет 6 8-7 .

Как сдедует кз рис. 7, коэффи— цнент передачи фазоврашатепя !Як, ! при таких (~Й ак 40 ОВ5 б' 0 5 ю И 20 й5 Во вк АО Ф5 Рис. 7. График нормированного коэффициента передачи фазоврашатепя с удвоенным числом дискретных значений фазы в зависимости от вецнчины среднеквадратичной ошибки установки фазы отражательных фазоврашатепей значениях 6 практиче— ски остается неизменным. Влияние погрешностей волноводно-шелевого моста и тепловых потерь в коммутаторах отражательных фазоврашателей где Д 4 1 - хоэффициент, характеризующий тепловые потери. 51 При напнчии тепловых потерь в коммутаторах отража— тельных фазоврашателей, коэффициенты отражения от них имеют вид 2 ' 2 л 7 --~!е; Г = — Яе (!0) х Г г Унитарную матрицу рассеянии 18 1 вопноводно-щелевого моста с погрещностими можно представить в виде с Ь -пК у'а -ф -,ф /'д с 6 с у'а /'а -ув ГЕ'3= ~Г5*.

7T (20) Из условии унитарности следует, что где ж — коэффициент депения по полю между выходными плечами волноводно- щепевого моста (дпи идеального трехдецибепьного моста ге 1). Учитывая мапость отклонений иоэффициентов матрицы 18')от соответствующих коэффидиентов идеальной матрицы 181 ( П кк 1; С «1; 6 — 1; сŠ— 1), заметим, что направленность моста, опредепиемаи как отношение —, в данном случае. приближенно равна вес д личине коэффициента С С учетом пояснений, сделанных после выражения (11) н формул (18), (20), можно показать, что коэффициент переда- Е чи 8 рассматриваемого восьмипозиционного фазовращате- 2~ пя с неидеапьными СВЧ- элементамн с точностью до членов поридка малости выше второго, имеет вид ° ~ 1 у ~ )(жт) л Г Уй Ю = Мж( — т-г')а '„„, сох — ~ ~се + а -~'2(ь ~,) ~Щсаа — -с ) з сох — ' 1 .

~../~ аа' .) Ф (21 ) Первое слагаемое этого выражения соответствует требуемой амплитуде н фазе на выходе проходного фазовращателя, а выражение, заключенное в квадратную скобку, определяет амплитудную н фазовую ошибки реального фазовращатели, обусловленные погрешностью параметров волноводно-щепевого моста. х Условие унитарности матрицы рассеянна многополюсника означает, что последний образован из чисто реактивных элементов, в которых отсутствуют активные потери. Математически условие унитарности матриды (5) выражается в виде ~3~т (51=(Е)', где через ( Е) обозначена единичная матрица, а через 15)~ — транспонированнаи комплеисносоприженнаи к 15] матриде. 4»Ф»' -4 в »»О»'Р Рис. 8.

График фазовой ошибки и модупя коэффициенте передачи фазоврашателя с удвоенным числом дискретных значений фазы с нендевпьным мостом и отражательными фезовращателями с потерями в зависимости от его фазового состо~Ь4~1Иай Как следует из приводимых ~о графиков, величины амплитудной и фазовой ошибки зависит от но- мера фазового состояния фазовра- щателя»к . На рис. 9 представ— лена зависимость максимальной величины фазовой ошибки (мак- симум беретсн по всем значени- им а ) от направленности воп- новодно-щелевого моста.

С',д Б -~о -зо -го -«о Рис. 9. График фазо- вой ошибки фазовра- щателя с удвоенным числом днслре|цых значений фазы ( У =8) в зависимости от на- превденности мосте На рис. 8 показаны зависимости фазовой ошибки Л(и и модуля коэффициента передачи ) Яя,) проходного фазовращателя с дискретом т- в зависимости от его фазового состояния Ф дпя двух значений направленности волноводно-щелевого моста. Коэффициент полезного действия фазовращателя Под коэффициентом полезного действия рассматриваемого фазовращателя понимается к.п.д., измеренный с учетом потерь, обусловленных коэффициентом отражения на входе фазоврашателя, тепловыми потерями в коммутаторах и погрешностями в СВЧ-элементах (волноводном мосте и отражательных фазовращателях).

В общем случае к.п,д. фазовращатедя зависит от его фазового состояния е . Поэтому представляет интерес вычисление усредненного значения к.п.д. фазовращателя по всем фазовым состояниям, которое определяется следующим образом: (22) т с~% 9О Рис. 10. Графики среднего значения к.п,д. фазоврашателя с удвоенным числом дискретных течений фазы ( Л~ 8! в зависимости от напранленности щелевого моста, тепловых потерь (а) и иоэффициента деления энергии по полю" между плечами щелевого моста (б) На рнс.

10,а,б показаны расчетные зависимости среднего значения к,п.п. фазовращателя на 8 положений фазы от ведичины направленности волноводно-щелевого моста С, векичины Д (тепловых потерь в коммутаторах отражательных фазовращателей) и его коэффициента деления эа Расчетное задание При подготовке к лабораторной работе необходимо: 1. Рассчитать модуль и фазу комплексного коэффидиента / передачи о.

рассматриваемого фазовращателя, нвлиющихси г~ г соответственно относительной амплитудой ~Ю ( и фазой уг г~ расч полн на выходе реального исследуемого фазовращателя. Расчеты провести по формуле (21) дли различных фазовых состояний ( ж 1-8), полагая, что реальнан направленность волноводно-щелевого моста имеет значение С 0,07(-23 дБ), неравномерность деления энергии между плечами шелевого моста и ~ 0,825 и тепловые потери в коммутаторах отражательных фазовращателей соответствуют ч' = 0,8.

На кафедре имеетси методическое пособие с программой расчета по формуле (21) и нижеспедующей формуле (23) на ЭВМ М4030 (шифр пособия п66Г77 ). В эту программу необходимо внести цифровые значения для С, ~е и ~, указанные выше. Определить отклонение фазы от ее значения дпя идеализированного случая по формулое ~( р„ = у; - и „ , где у~„- значение фазы на выходе идеапизированного фазовращателя с удвоенным числом дискретных значений фазы; беретси нз табл. 2. Результаты расчета записать в отчете в таблице, составленной анацогично табл.

3, и построить графики ~Ю~,~ и Д у„ в зависимости от й Табпица 3 2. Г!о полученным в п. 1 расчетным значениям (8' ! и 2/ формуле (22) определить среднее значение к.п,д., р иссле- СУ дуемого фазовращателя. ' / 3. Рассчитать модуль коэффициента отражения )Я„)исследуемого фазоврашателя при ч 1-3, по формуле Х =-'Ыж ( — -с /з г~'а — т и д (, ~+эак ( Т Зй г у/ 1 21 -уг(аГ) ~~'сэее ~28са ( -С )е т;~ ~ ~~ эа2,/ (23) Полученные результаты расчета (5 ! занестп и табл. 4 н построить график !Я~,! в завнсимостй от к Таблица 4 Экспе иментвльная часть Описание установки и ее схема Исследуемый фазоврашатель представляет собой коммутапнонный проходной фазовращатель на 8 положений фазы, построенный по схеме удвоения на основе волноводно-щелевого моста и двух серийных коммутационных фазоврашателей отрвжательного типа на 4 положения фазы.

Блоксхемэ установки для измере- т ко ния параметров фазовращатела показана на рис. 11. Энергия от генераторе и, щ Ь< СВЧ через вентиль В по- 1 ступает в основной волно- Я21 А, вод, откуда через крестооб- Н ич разный направленный ответ- 8 ~4 витель частично ответвляет- ил + ся в исследуемый фазовра- в, и, щатель Ф.

С выхода исслепуемого фазоврашателя СВЧ энергия через вентиль В Рис. 11. Электрическая схеподается на один из вх — ма Установки длЯ измеРениЯ 2 фазы поля нл выходе дов измерительной линии И11. проходного фазовращателя: На второй вход измеритель- à — генератор СВЧ; ВГВ8- ной линии подается СВЧ- вентили; П1- П8- волноводэнергия из основного волна- ные переходники; Ф - исслевода через вентиль В ° С дуемый фазоврашатель; А~, 8и А2 — аттенюаторы; Н вЂ” по- помощью аттенюаторов А1 ° глошаюшая нагрузка; ИпА2 амплитуды сигналов нэ измерительная линия; ИУ- входвх измерительной линии измерительный усилитель; Вырявнивэют яв тэк что в ли ПУФ -пульт управления фанни устанавливается режим питания стоячей волны.

Измерение фвзы фазовращателя определяется по смещению узла стоячей волны. В связи с тем, что промышленностью выпускаются отражательные фазовращятели на волноводах сечением (28,5 х х 4) мм, основной волновод, поглошающая нагрузка Н (см. рис. 111 и волноводно-шелевой мост имеют такое же сечение. Выход генератора и эсе другие СВЧ-элементы имеют сече- ние волноводов (28,5 х 12,5) мм. Иля передвчи СВЧ-энергии из волновода сечением (28,6 х 12,5) мм в волновод (28,5 х х 4) мм (или наоборот) применяются волноводные переход— ники П -П Мощность, отраженная от входа фвзовращателя, поглоща- ется согласованной нагрузкой, основным элементом которой является клин, выполненный из ферроэпоксида.