Дослідження спрямованих відгалужувачив

ДОСЛІДЖЕННЯ СПРЯМОВАНИХ відгалужувачив

методичні вказівки до використання лабораторної роботи №2

за дисципліною «Пристрої НВЧ та антени»

 

для студентів денної та заочної форми навчання за дисципліною професійної

підготовки бакалаврів за напрямом вищої освіти 6.050901 – Радіотехніка

 

 

Одеса 2012

 

УДК 621.392.67

 

Укладач Т.А. Цалієв

 

Рецензенти: зав. каф. ТЕД та СРЗ, проф. Проценко М.Б.,

доц. каф. ТЕД та СРЗ, доц. Драганов В.М.

 

Методичні вказівки до лабораторної роботи студентів по дисципліні «Антени та пристрої НВЧ» / Укл. Т.А. Цалієв. – Одеса: Вид-во ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2012. – __ с.

 

 

Метою методичних вказівок є допомога студентам при самостійному вивченні теоретичних положень дисципліни «Антени та пристрої НВЧ», виконані індивідуальних завдань та лабораторних робот.

Методичні вказівки призначені для студентів денної та заочної форм навчання інституту радіоелектроніки.

 

Методичні вказівки розглянуті та затверджені на засіданні кафедри технічної електродинаміки та систем радіозв'язку

(протокол № ____ от «» ____________ 20 р.)

 

Дослідження спрямованих відгалужувачив

 

Ціль роботи

 

§ Поглиблене пророблення лекційного матеріалу.

§ Ознайомлення з конструкціями спрямованих відгалужувачів

§ Вивчення принципу дії спрямованих відгалужувачів

§ Вимір і розрахунки параметрів спрямованого відгалужувача

 

 

2. Ключові положення

 

Спрямовані відгалужувачі являють собою широкий клас не дисипативних восьмиполюсників і містять два відрізки лінії передачі.

В ідеальному випадку енергія електромагнітної хвилі вступники в одне із плечей, поширюючись, нерівномірно ділиться тільки між двома плечима й не надходить у плече, що залишилося, яке називають "розв'язаним" щодо першого плеча.

У реальних конструкціях відгалужувачів незначна частина енергії проникає в "розв'язане" плече. Величина розв'язки, виражена в децибелах, визначається формулою:

,

 

де - потужність, що надходить на вхід одного із плечей, - потужність на виході відповідного "розв'язаного" плеча.

Більшість спрямованих відгалужувачів мають площина симетрії, тому аналіз їх матриць розсіювання можна робити методом декомпозиції.

Найпростіша конструкція хвилеводного спрямованого відгалужувача зображено на малюнку 2.1. Нумерація плечей зазначена на цьому малюнку.

 

Малюнок 2.1 (До аналізу властивостей хвилеводного спрямованого відгалужувача

 

Відгалужувач складається із двох однакових хвилеводів прямокутного перетину, що мають загальну вузьку стінку, у якій прорізано два однакові отвори на відстані друг від друга. Хвиля основного типу, порушувана в плечі 1, поширюючись по хвилеводу, збуджує послідовно отвору зв'язку. Кожне із цих отворів стає джерелом хвиль, що поширюються в обидва боки у вторинному хвилеводі.

Хвилі (суцільні лінії), які пройшли однаковий шлях ліворуч праворуч, синфазні і їх коливання підсумуються. На відміну від цього, хвилі, що поширюються від плеча 1 і прямуючі праворуч ліворуч у плече 2 (пунктирні лінії), пройшли різні відстані, що відрізняються на половину довжини хвилі у хвилеводі. Отже, у плечі 2 ці хвилі протифазні й при рівності амплітуд погашають один одного.

Параметрами, що характеризують електродинамічні властивості спрямованих відгалужувачів, є перехідне ослаблення й спрямованість. Перехідне ослаблення, виражене в децибелах, визначається формулою

 

, дБ,

 

де індекси означають номер відповідного плеча.

Спрямованість, виражена в децибелах, визначається формулою

 

, дБ,

 

Недоліком розглянутого відгалужувача є його вузькосмуговість по спрямованості: при збільшенні розстройкі величина спрямованості різко падає.

 

Домашнє завдання

 

Підготувати бланк звіту до лабораторної роботи

Зобразити ескізи хвилеводного спрямованого відгалужувача

Таблиця 1 – Параметри відгалужувача

 

№ бригади	, дБ	, дБ	, Вт	, Вт
			0,1	0,01
			0,5	0,025
			0,01	0,003
			0,2	0.02

 

Лабораторна установка

 

На малюнку 2.6 зображена схема лабораторної установки за допомогою якої можна робити вимір параметрів спрямованого відгалужувача.

 

 

 

Рис. 2.6. (Функціональна схема установки для вимірів характеристик

спрямованих відгалужувачив: 1- генератор НВЧ, 2 - феритовий вентиль, 3 - коаксиально хвилеводний перехід, 4 - хвилеводная вимірювальна лінія, 5, 6 - досліджувані спрямовані вігалужувачи, 7 - хвилеводная детекторна секція, 8 -індикаторний прилад - вибірковий підсилювач НЧ, 9 - хвилеводная погоджене навантаження

 

Студенти повинні, залежно від призначення вимірів, зібрати з наявних елементів відповідну схему лабораторної установки.

 

Лабораторне завдання

 

Зробити вимірювання величин потужностей у плечах 1 і 4 спрямованого відгалужувача на трьох частотах робочого діапазону частот, зазначених викладачем. Розрахувати значення перехідного ослаблення на цих частотах.

Зробити вимірювання величин потужностей у плечах 1 і 2 спрямованого відгалужувача на трьох частотах робочого діапазону частот, зазначених викладачем. Розрахувати значення перехідного ослаблення на цих частотах, з урахуванням значень потужності в плечі 4 певних при виконанні пункту 5.2.

Зміст протоколу

 

7.1. Короткий опис властивостей відгалужувачив із вказівкою можливої області застосування.

7.2. Ескіз конструкцій хвилеводного видгалужувача із вказівкою характерних розмірів.

7.3. Схема лабораторної установки.

7.4. Результати домашніх розрахунків.

7.5. Результати вимірювань.

7.6. Виводи.

 

Цель работы

 

§ Углубленная проработка лекционного материала.

§ Ознакомление с конструкциями направленных ответвителей

§ Изучение принципа действия направленных ответвителей

§ Измерение и расчет параметров направленного ответвителя

 

 

7. Ключевые положения

 

Направленные ответвители представляют собой широкий класс недиссипативных восьмиполюсников и содержат два отрезка линии передачи.

В идеальном случае энергия электромагнитной волны поступающей в одно из плеч, распространяясь, неравномерно делится только между двумя плечами и не поступает в оставшееся плечо, которое называют "развязанным" относительно первого плеча.

В реальных конструкциях ответвителей незначительная часть энергии проникает в "развязанное" плечо. Величина развязки, выраженная в децибелах, определяется формулой:

,

 

где - мощность, поступающая на вход одного из плеч, - мощность на выходе соответствующего "развязанного" плеча.

Большинство направленных ответвителей имеют плоскость симметрии, поэтому анализ их матриц рассеяния можно производить методом декомпозиции.

Простейшая конструкция волноводного направленного ответвителя изображена на рисунке 2.1. Нумерация плеч указана на этом рисунке.

 

Рисунок 2.1 - К анализу свойств волноводного направленного ответвителя

 

Ответвитель состоит из двух одинаковых волноводов прямоугольного сечения, имеющих общую узкую стенку, в которой прорезаны два одинаковых отверстия на расстоянии друг от друга. Волна основного типа, возбуждаемая в плече 1, распространяясь по волноводу, возбуждает последовательно отверстия связи. Каждое из этих отверстий становится источником волн, распространяющихся в обе стороны во вторичном волноводе.

Волны (сплошные линии), которые прошли одинаковый путь слева направо, синфазны и их колебания суммируются. В отличие от этого, волны, распространяющиеся от плеча 1 и направляющиеся справа налево в плечо 2 (пунктирные линии), прошли разные расстояния, отличающиеся на половину длины волны в волноводе. Следовательно, в плече 2 эти волны противофазны и при равенстве амплитуд погашают друг друга.

Параметрами, характеризующими электродинамические свойства направленных ответвителей, являются переходное ослабление и направленность. Переходное ослабление, выраженное в децибелах, определяется формулой

 

, дБ,

 

где индексы означают номер соответствующего плеча.

Направленность, выраженная в децибелах, определяется формулой

 

, дБ,

 

Недостатком рассмотренного ответвителя является его узкополосность по направленности: при увеличении расстройки величина направленности резко падает.

 

8. Домашнее задание

 

Таблица 1 – Параметры ответвителя

 

№ бригады	, дБ	, дБ	, Вт	, Вт
			0,1	0,01
			0,5	0,025
			0,01	0,003
			0,2	0.02

 

Лабораторная установка

 

На рисунке 2.6 изображена схема лабораторной установки с помощью которой можно производить измерение параметров направленного ответвителя.

 

 

 

Рис. 2.6. - Функциональная схема установки для измерений характеристик

направленных ответвителей: 1- генератор СВЧ, 2 - ферритовый вентиль, 3 - коаксиально волноводный переход, 4 - волноводная измерительная линия, 5, 6 - исследуемые направленные ответвители, 7 - волноводная детекторная секция, 8 -индикаторный прибор - избирательный усилитель НЧ, 9 - волноводная согласованная нагрузка

 

Студенты должны, в зависимости от назначения измерений, собрать из имеющихся элементов соответствующую схему лабораторной установки.

 

10. Лабораторное задание

 

Произвести измерение величин мощностей в плечах 1 и 4 направленного ответвителя на трех частотах рабочего диапазона частот, указанных преподавателем. Рассчитать значения переходного ослабления на этих частотах.

Произвести измерение величин мощностей в плечах 1 и 2 направленного ответвителя на трех частотах рабочего диапазона частот, указанных преподавателем. Рассчитать значения переходного ослабления на этих частотах, с учетом значений мощности в плече 4 определенных при выполнении пункта 5.2.

Содержание протокола

 

9.1. Краткое описание свойств ответвителей с указанием возможной области применения.

9.2. Эскиз конструкций волноводного ответвителя с указанием характерных размеров.

9.3. Схема лабораторной установки.

9.4. Результаты домашних расчетов.

9.5. Результаты измерений.

9.6. Выводы.

 

Список литературы

 

10.1.Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988. - 432 с.

10.2.Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1971. - 487 с.

10.3.Фальковский О.И. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1978. - 432 с.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ СПРЯМОВАНИХ відгалужувачив

методичні вказівки до використання лабораторної роботи №2

за дисципліною «Пристрої НВЧ та антени»

 

для студентів денної та заочної форми навчання за дисципліною професійної

підготовки бакалаврів за напрямом вищої освіти 6.050901 – Радіотехніка

 

 

Одеса 2012

 

УДК 621.392.67

 

Укладач Т.А. Цалієв

 

Рецензенти: зав. каф. ТЕД та СРЗ, проф. Проценко М.Б.,

доц. каф. ТЕД та СРЗ, доц. Драганов В.М.

 

Методичні вказівки до лабораторної роботи студентів по дисципліні «Антени та пристрої НВЧ» / Укл. Т.А. Цалієв. – Одеса: Вид-во ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2012. – __ с.

 

 

Метою методичних вказівок є допомога студентам при самостійному вивченні теоретичних положень дисципліни «Антени та пристрої НВЧ», виконані індивідуальних завдань та лабораторних робот.

Методичні вказівки призначені для студентів денної та заочної форм навчання інституту радіоелектроніки.

 

Методичні вказівки розглянуті та затверджені на засіданні кафедри технічної електродинаміки та систем радіозв'язку

(протокол № ____ от «» ____________ 20 р.)