СКАЛЯРНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СВЯЗИ ГЕНЕРАТОРА ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С НАГРУЗКОЙ

January 11, 2013 by admin Комментировать »

Мирошниченко В. С., Сенкевич Е. Б Институт радиофизики и электроники им А. Я. Усикова НАН Украины ул. Академика Проскуры 12, г. Харьков, 61085, Украина тел.: 38(057) 7203393

Аннотация – Предложена методика скалярных измерений коэффициента связи и собственной добротности колебаний в открытых резонансных системах (ОРС) с учетом радиационных (нерезонансных) потерь в узле связи. На примере генератора дифракционного излучения (ГДИ) проведено сравнение различных методик определения коэффициента связи ОРС с нагрузкой.

I.                                       Введение

Основной метод измерения добротности колебаний в ОРС, включенной в измерительный тракт как оконечная нагрузка, основан на исследовании частотной зависимости полного входного сопротивления узла СВЯЗИ [1] с применением векторных анализаторов. Это связано с присутствием радиационных потерь В узле СВЯЗИ ОРС с нагрузкой. С другой стороны ОРС с ОДНИМ узлом связи широко используются В высокочастотных электронных приборах (ГДИ, оро- трон, ЛСЭ), В резонансных измерительных ячейках для исследования свойств веществ и т. п.

Скалярные измерения использовались только для определения нагруженной добротности колебаний В ОРС с двумя узлами связи [2]. Однако, в ряде случаев для исследования свойств резонансных колебаний В ОРС необязательно проводить векторные измерения полного коэффициента отражения, а МОЖНО ограничится скалярными измерениями КСВН узла СВЯЗИ вблизи резонансной частоты. В работе предложена скалярная методика определения собственной добротности колебаний в ОРС и коэффициента СВЯЗИ с нагрузкой с учетом радиационных потерь В узле СВЯЗИ.

II.                               Основная часть

Метод измерения коэффициента связи β для колебания в объемном резонаторе состоит в нахождении минимума КСВН в момент резонанса (КСВ^) И определения характера связи {β >1; β <1) по сдвигу фазы отраженной волны:

Эта формула не учитывает особенности возбуждения ОРС сосредоточенным элементом связи, когда часть энергии возбуждения излучается непосредственно В свободное пространство, минуя резонансное колебание.

Рассмотрим полусферический ОР с узлом связи в виде прямоугольной диафрагмы на стыке возбуждающего волновода И плоского зеркала. Поведение

модуля коэффициента отражения в волноводе

вблизи резонанса в 8-мм диапазоне для трех размеров диафрагмы, приведено на Рис.1 (1 – 7,2×0,5 мм^; 2 – 7,2×1,0 мм^: 3 – 7,2х2,9 мм^). При несимметричном характере поведения               с              большими            «нерезонансными» потерями в устройстве связи (Рис.1.

кривые 2, 3) нахождение резонансной частоты и нагруженной добротности возбужденного колебания ВОЗМОЖНО ТОЛЬКО ПО измерению частотной зависимости ПОЛНОГО коэффициента отражения [1].

Рис. 1.

Fig. 1.

Для случая симметричной резонансной кривой (рис.1, кр.1) МОЖНО воспользоваться скалярными измерениями для нахождения нагруженной добротности И коэффициента связи возбужденного колебания с учетом радиационных потерь в узле связи. Сделаем ЭТО следующим образом. На круговой диаграмме (рис.2) коэффициент отражения для узла связи в полосе частот вблизи резонанса представлен окружностью, которая не касается единичной окружности, а ее диаметр d определяет коэффициент связи резонансного колебания с нагрузкой

<^2- диаметр предельной окружности при β ^ со .

Рис. 2.

Fig. 2.

Для симметричной резонансной кривой точки, соответствующие коэффициенту отражения от расстроенного резонатора (Гз) и при резонансе (Го), расположены на действительной оси, поэтому для нахождения диаметров d \л можно воспользоваться результатами скалярных измерений КСВН при резонансе (КСВ^) и при расстройке (КСВ^). Тогда получаем выражения для коэффициента связи резонансного колебания с учетом «нерезонансных» потерь И «малой» связи ОР с нагрузкой (рис.2):

I

а ДЛЯ случая «большой» связи ОР с нагрузкой, когда резонансная окружность захватывает начало координат на круговой диаграмме

Отметим, ЧТО согласно (3) существует интервал, где β <\ И для случая «большой» связи резонансного

колебания с нагрузкой. Нагруженная добротность колебания в ОР при скалярных измерениях определяется как– ПО ширине резонансной кри

вой на уровне

Нами было проведено сопоставление результатов векторных [1] и скалярных измерений (2) (3) коэффициента СВЯЗИ И собственной добротности колебаний в ОР, имеющих симметричные резонансные кривые. Расхождение полученных данных не превышало 1 %.

На Рис.З приведено сравнение значений коэффициентов СВЯЗИ с нагрузкой ГДИ 8-мм диапазона на рабочем типе колебаний ТЕМ203, измеренных с применением различных методик: по минимуму КСВН

(1)   без учета «нерезонансных» потерь (кривая 1); по скалярной методике (2) (3) (кривая 2); по соотношению между пусковыми токами генератора при работе его на согласованную нагрузку и отключенной нагрузке [3] (кривая 3). Измерение связи по КСВН (1) дает завышенные для β >1 (или заниженные для β <1) значения, т. к. эта методика не учитывает «нере- зонансные» потери в узле связи ГДИ. При нахождении коэффициента связи по пусковым токам генератора [3] не учитываются тепловые потери в волноводах ВЫХОДНОГО устройства, что дает заниженное значение коэффициента связи ГДИ с нагрузкой.

Рис. 3.

Fig. 3.

III.                                  Заключение

Предложена скалярная методика измерения коэффициента СВЯЗИ для собственного колебания ОР с нагрузкой, учитывающая «нерезонансные» потери в узле СВЯЗИ. Для симметричной резонансной кривой получено соответствие результатов вычисления коэффициентов СВЯЗИ И добротности колебаний в ОР, полученных векторным методом [1] и предложенной скалярной методикой. Проведена апробация скалярной методики для измерения коэффициента связи ГДИ с нагрузкой.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке фонда УНТЦ, проект № 1770.

IV.                           Список литературы

[1]  Miroshnichenko V. S., Senkevich Ye. В. Experimental determination of equivalent circuit parameters of an open resonator coupled to transmission lines. // Telecommunications and Radio Engineering, 2003, Vol.60, pp. 45-60.

[2]  Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. Под. ред. Валитова Р. А. // М.: Радио и связь. 1984.-296 с.

[3]  Курин В. Г., СкрынникБ. К., Шестопалов В. П. Оптимизация связи генератора дифракционного излучения с нагрузкой. // Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1976, Т. XIX, № 1. 0.128- 134.

SCALAR MEAUSUREMENT TECHNIQUE OF COUPLING COEFFICIENT OF DIFFRACTION RADIATION OSCILLATOR

Miroshnichenko V. S., Senkevich Ye. B.

The A. Ya. Usikov’s Institute of Radiophysics and Electronics of the NAS of Ukraine 12, Ak. Proskury str, Kharkov, 61085, Ukraine Ph.: 38(057)7448393, e-mail: mirosh@ire.kharkov.ua

Abstract-The technique of scalar measurements of coupling coefficient and Q-factor in open resonant systems (ORS) is offered in view of radiating (non resonant) losses in the coupling hole. Various techniques for measurement of coupling coefficient of diffraction radiation oscillator (DRO) have been compared.

I.                                         Introduction

The basic method of Q-factor measurement in ORS connected as terminal load, is based on research frequency dependences of complex resistance of the coupling hole [1]. It is possible to carry out scalar measurements of VSWR at resonant frequency. Scalar technique of Q-factor measurements in ORS and coupling measurements is offered in view of radiating losses in the coupling hole.

II.                                        Main Part

The method (1) does not take into account the feature of OR excitation by the coupling hole, when the part of excitation energy is radiated directly in free space, passing resonant mode. At asymmetrical behavior of resonant curve (Fig.1, curves 2, 3) it is possible to use only the vector technique [1] for coupling measurements in ORS. We have compared the results of vector [1] and scalar measurements (2) (3) and Q-factor of resonant mode in hemispherical OR, having symmetric resonant curves. The divergence of the received data did not exceed 1 %. The comparison of DRO coupling to load, received using various techniques, is given on Fig 3.

III.                                       Conclusion

The scalar technique of coupling measurement for OR mode with loading, which takes into account «non resonant» losses in the coupling hole, is offered. Approbation of scalar technique for measurement of DRO coupling is carried out.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты