Измерение собственного ослабления

При измерении собственного ослабления четырёхполюсника его входное и выходное сопротивления должны быть согласованы с сопротивлениями генератора и нагрузки, т. е. его выходные зажимы должны быть соединены с нагрузкой (), а выходное сопротивление генератора должно быть равно входному сопротивлению четырёхполюсника:. Если первое требование почти всегда выполняется, то для удовлетворения второго часто приходится включать между генератором и входом измеряемого четырёхполюсника согласующие элементы (устройства).

Метод отношения напряжений. Измерение собственного ослабления четырёхполюсников с сосредоточенными параметрами выполняют по схеме, приведенной на рис. 14а. Напряжение и измеряют электронными вольтметрами с высокими входными сопротивлениями. Значение собственного ослабления вычисляют по формуле:

(64).

При равенстве входного и выходного сопротивлений формула (64) упрощается:

Измерение собственного ослабления линии передачи с распределенными параметрами можно свести к измерению её затухания. Это удобно при измерениях в кабелях или двухпроводных линиях передачи с малыми потерями.

Напряжения на входе и выходе линии измеряют в режиме холостого хода, когда соотношение между ними определяется следующей формулой:

где — коэффициент распространения данной линии.

Отношение действующих значений напряжений:

(65).

Это отношение является функцией частоты, так как, где — фазовая скорость распространения; .

Изменяя частоту, можно определить минимальные и максимальные значения отношения (65), которые получаются при или соответственно. Подставляя в (65) получаем.

откуда:

или, при.

откуда:

Процесс измерения заключается в плавном изменения частоты генератора при постоянном напряжении до получения максимального значения, тогда:

Погрешность измерения определяется погрешностью применяемых вольтметров и неточностью фиксирования максимального значения выходного напряжения.

Метод замещения. Для измерения собственного ослабления четырёхполюсника с распределёнными параметрами сравнивают значение ослаблений образцового аттенюатора и исследуемого четырёхполюсника, включённых последовательно друг с другом в согласованном тракте.

Метод замещения может быть реализован либо на СВЧ, либо на промежуточной частоте. Первый способ применяют тогда, когда оба четырёхполюсника — исследуемый и образцовый — пригодны для работы на одной и той же частоте.

Метод замещения на рабочей частоте выполняется в следующем порядке. Собирают измерительную установку, состоящую из генератора Г, работающего в нужном диапазоне СВЧ; двух каналов — верхнего — измерительного и нижнего вспомогательного; индикаторного устройства. Измерительный канал, куда входят образцовый аттенюатор и исследуемый четырёхполюсник (штриховой прямоугольник) предварительно согласуют с помощью измерительной линии и согласующих устройств СУ. Затем без измеряемого четырёхполюсника при закороченных разъёмах 1, 2 полностью вводят ослабление образцового аттенюатора и, регулируя ослабление вспомогательного аттенюатора и фазовый сдвиг фазовращателя ц, добиваются нулевого показания на выходе индикаторного устройства, куда входят направленный ответвитель НО, детектор Д и нулевой индикатор И.

Не изменяя мощности генератора, присоединяют исследуемый четырёхполюсник и, уменьшая ослабление образцового аттенюатора, восстанавливают нуль на школе индикатора.

Собственное ослабление исследуемого четырехполюсника:

.

где и — отсчёты ослаблений по шкале образцового аттенюатора, сделанные без четырёхполюсника и с ним. Недостатком метода замещения при измерении на рабочей частоте является необходимость иметь набор образцовых аттенюаторов на различные частоты.

Метод замещения на промежуточной частоте позволяет измерять ослабление четырёхполюсников на разных частотах, используя один образцовый аттенюатор промежуточной частоты. Измерение выполняется в два этапа. Сначала схема уравновешивается без четырёхполюсника регулировкой частоты гетеродина Гет и фазового сдвига фазовращателями и при минимальном ослаблении образцового аттенюатора; затем уравновешивание выполняется при включенном четырёхполюснике, для чего нужно ввести дополнительное ослабление образцового аттенюатора. Разность отсчётов по его шкале равно собственному ослаблению измеряемого четырёхполюсника. Применение фазовращателей позволяет получить на входах направленного ответвителя когерентные колебания промежуточной частоты, что значительно повышает чувствительность метода и точность измерения. Погрешность метода замещения определяется линейной зависимостью между уровнем мощности СВЧ и амплитудой напряжения промежуточной частоты. Эта линейность обеспечивается характеристикой смесителей СМ, если сигнал гетеродина превышает сигнал СВЧ, по крайней мере, в десять раз. Практически это требование всегда выполняется.