Urządzenia pomiarowe

Wśród mikrofalowych urządzeń pomiarowych poczesne miejsce zajmuje zestaw ławki mikrofalowej, na którą składają się urządzenia mikrofalowe. Cała ta konfiguracja, z kilkoma zmianami, jest w stanie zmierzyć wiele wartości, takich jak długość fali prowadzącej, długość fali w wolnej przestrzeni, długość fali odcięcia, impedancja, częstotliwość, VSWR, charakterystyka Klystrona, charakterystyka diody Gunna, pomiary mocy itp.

Moc wyjściowa wytwarzana przez mikrofale przy określaniu mocy ma na ogół niewielką wartość. Różnią się one w zależności od położenia w linii przesyłowej. Powinien istnieć sprzęt do pomiaru mocy mikrofal, który na ogół będzie stanowiskiem mikrofalowym.

Ogólna konfiguracja pomiaru stołu mikrofalowego

Ta konfiguracja jest połączeniem różnych części, które można szczegółowo obserwować. Poniższy rysunek jasno wyjaśnia konfigurację.

Generator sygnału

Jak sama nazwa wskazuje, generuje sygnał mikrofalowy rzędu kilku miliwatów. Wykorzystuje technikę modulacji prędkości do przenoszenia wiązki fali ciągłej na moc miliwatów.

Przykładem takiego generatora sygnału mikrofalowego może być oscylator diodowy Gunna lub lampa Reflex Klystron.

Precyzyjny tłumik

Jest to tłumik, który wybiera żądaną częstotliwość i ogranicza moc wyjściową od 0 do 50 dB. Jest to zmienne i można je dostosować zgodnie z wymaganiami.

Zmienny tłumik

Ten tłumik ustawia wielkość tłumienia. Można to rozumieć jako precyzyjną korektę wartości, gdzie odczyty są porównywane z wartościami precyzyjnego tłumika.

Izolator

To usuwa sygnał, który nie jest wymagany, aby dotrzeć do mocowania detektora. Izolator pozwala na przejście sygnału przez falowód tylko w jednym kierunku.

Miernik częstotliwości

To urządzenie mierzą częstotliwość sygnału. Za pomocą tego miernika częstotliwości sygnał można dostosować do częstotliwości rezonansowej. Zapewnia również możliwość podłączenia sygnału do falowodu.

Detektor kryształów

Sonda detektora kryształu i oprawa detektora kryształu są pokazane na powyższym rysunku, gdzie detektor jest połączony przez sondę z oprawą. Służy do demodulacji sygnałów.

Wskaźnik fali stojącej

Woltomierz fali stojącej umożliwia odczyt współczynnika fali stojącej w dB. Falowód ma pewną szczelinę, aby dostosować cykle zegara sygnału. Sygnały transmitowane przez falowód są przekazywane przez kabel BNC do VSWR lub CRO w celu pomiaru jego charakterystyki.

Ławka mikrofalowa ustawiona w aplikacji czasu rzeczywistego wyglądałaby następująco -

Przyjrzyjmy się teraz ważnej części tej ławki mikrofalowej, linii szczelinowej.

Linia szczelinowa

W mikrofalowej linii przesyłowej lub falowodzie pole elektromagnetyczne jest uważane za sumę fali padającej z generatora i fali odbitej do generatora. Odbicia wskazują na niedopasowanie lub nieciągłość. Wielkość i faza fali odbitej zależy od amplitudy i fazy impedancji odbijającej.

Uzyskane fale stojące są mierzone w celu poznania niedoskonałości linii transmisyjnej, co jest niezbędne do posiadania wiedzy na temat niedopasowania impedancji dla skutecznej transmisji. Ta linia szczelinowa pomaga w pomiarze współczynnika fali stojącej urządzenia mikrofalowego.

Budowa

Linia szczelinowa składa się ze szczelinowego odcinka linii przesyłowej, na którym należy wykonać pomiar. Posiada ruchomy wózek sondy, który umożliwia podłączenie sondy w razie potrzeby, oraz możliwość mocowania i wykrywania instrumentu.

W falowodzie szczelina jest wykonana osiowo pośrodku szerokiego boku. Ruchoma sonda połączona z detektorem kryształu jest umieszczana w szczelinie falowodu.

Operacja

Wyjście detektora kryształowego jest proporcjonalne do kwadratu przyłożonego napięcia wejściowego. Ruchoma sonda umożliwia wygodny i dokładny pomiar w jej położeniu. Jednak w miarę przesuwania sondy jej moc wyjściowa jest proporcjonalna do wzorca fali stojącej, która jest formowana wewnątrz falowodu. W celu uzyskania dokładnych wyników zastosowano tu zmienny tłumik.

Wyjście VSWR można uzyskać za pomocą

$$ VSWR = \ sqrt {\ frac {V_ {max}} {V_ {min}}} $$

Gdzie $ V $ to napięcie wyjściowe.

Poniższy rysunek przedstawia różne części oznaczonej linii szczelinowej.

Części oznaczone na powyższym rysunku mają następujące znaczenie.

Launcher - zaprasza sygnał.
Mniejszy odcinek falowodu.
Izolator - zapobiega odbiciom do źródła.
Obrotowy zmienny tłumik - do precyzyjnej regulacji.
Sekcja szczelinowa - do pomiaru sygnału.
Regulacja głębokości sondy.
Regulacja strojenia - Aby uzyskać dokładność.
Detektor kryształu - wykrywa sygnał.
Dopasowane obciążenie - pochłania moc wyjściową.
Zwarcie - możliwość zastąpienia przez obciążenie.
Pokrętło - do regulacji podczas pomiaru.
Manometr z noniuszem - zapewnia dokładne wyniki.

W celu uzyskania modulowanego sygnału niskiej częstotliwości na oscyloskopie zastosowano linię szczelinową z przestrajalnym detektorem. Szczelinowy wózek liniowy z przestrajalnym detektorem może służyć do pomiaru następujących parametrów.

VSWR (współczynnik fali stojącej napięcia)
Wzór fali stojącej
Impedance
Współczynnik odbicia
Utrata zwrotu
Częstotliwość używanego generatora

Przestrajalny detektor

Przestrajalny detektor to podstawa detektora używana do wykrywania sygnałów mikrofalowych modulowanych falą prostokątną o niskiej częstotliwości. Poniższy rysunek przedstawia koncepcję przestrajalnego mocowania detektora.

Poniższy obraz przedstawia praktyczne zastosowanie tego urządzenia. Jest zakończony na końcu i ma otwór na drugim końcu, tak jak powyżej.

Aby zapewnić dopasowanie między systemem transmisji mikrofal i oprawą detektora, często stosuje się przestrajalny odcinek. Istnieją trzy różne typy przestrajalnych odcinków.

Przestrajalny detektor falowodu
Przestrajalny detektor współosiowy
Przestrajalny detektor sondy

Ponadto istnieją stałe kody pośredniczące, takie jak -

Naprawiono strojoną sondę szerokopasmową
Naprawiono mocowanie detektora dopasowane do falowodu

Montaż detektora jest ostatnim etapem na stole mikrofalowym, który jest zakończony na końcu.