Masurarea Factorului de Unda Stationara [PDF]

Zitiervorschau

Zaimi Laureti 431 C

Măsurarea factorului de undă staţionară Măsurarea factorului de undă staţionară se realizează folosind o linie de măsură compusă din generator, atenuator, linie cu sondă, şurub mobil de acord şi o terminaţie adaptată conectate după cum este arătat mai jos:

Factorul de undă staţionară se defineşte ca raportul dintre valoarea maximă şi minimă a distribuţiei amplitudinii de oscilaţie în lungul ghidului:

σ=

ET

max

ET

min

Factorul de undă staţionară este folosit pentru a caracteriza spectrul distribuţiei şi poate lua fie valoarea 1 când în ghid nu există decât unda directă, astfel încât disribuţia amplitudinii de oscilaţie în lungul ghidului este constantă, şi valoarea infinit când ghidul este terminat pe o reactantă pură şi deci amplitudinea undei inverse este egală cu amplitudinea undei inverse. În practică factorul de undă staţionară este folosit ca o masură a dezadaptării care apare la capătul dinspre sarcina unui ghid. Cunoscând factorul de undă staţionară se poate calcula fracţiunea din puterea incidentă care este reflectată de sarcină:

Pr  σ − 1  =  Pi  σ + 1 

2

Metode de masură

 Metoda directă pentru măsurarea factorului de undă staţionară se bazează pe formula de definire a factorului de undă staţionară. Valorile amplitudinii câmpului electromagnetic se determină cu ajutorul unei linii de măsură . Semnalul cules de sonda liniei de măsură este mic astfel încât indicaţiile α max şi α min ale aparatului conectat la detector sunt proporţionale cu pătratul amplitudinii câmpului electric în ghid în punctele corespunzătoare. În acest caz factorul de undă staţionară se determină cu relaţia:

σ =

α max α min

Dacă semnalul cules de sondă nu este suficient de mic se poate depăşi zona pătratică de detecţie astfel încât folosirea relaţiei de mai sus să conducă la erori. Se pot face corecţii bazate pe caracteristica de detecţie a detectorului.

 Metoda pentru măsurarea factorilor de undă staţionară de valoare mare se bazează fie pe creşterea puterii aplicate la intrarea liniei, fie la mărirea cuplajului sondei cu linia pentru că valorile minimelor sunt mici. La această metodă de măsură se utilizează porţiunea de distribuţie din vecinătatea minimului Se notează valoarea indicaţiei minime α m .Se determină apoi y1 şi y2 a două puncte situate de o parte şi de alta a minimului, corespunzătoare unei indicaţii duble faţă de cea minimă. Se notează distanţa dintre cele două puncte d=| y1 – y2 |. Factorul de undă staţionară se calculează cu relaţia :

σ = 1+



1  πd  sin 2   λ   g

Metoda atenuatorului calibrat evită necesitatea cunoaşterii caracteristicii de detecţie prin menţinerea constantă a nivelului semnalului aplicat detectorului. În acest scop se acţionează atenuatorul de la intrarea în linia de măsură, astfel încât indicaţia corespunzătoare punctului de maxim să fie egală cu indicaţia corespunzătoare punctului de minim. Valoarea în decibeli a factorului de undă staţionară se determină cu relaţia : σ [dB]=Amax[dB]-Amin[dB]

şi se obţine :

σ = 10

1 σ [ dB ] 20

Aplicarea acestui procedeu necesită atenuatoare cu calibrare precisă la frecvenţa de lucru. Metoda se utilizează în special la măsurarea factorilor de undă staţionară de valoare mare deoarece erorile de calibrare ale atenuatorului sunt mai puţin supărătoare. Indiferent de metoda de măsura folosită, măsurarea factorului de undă staţionară se poate face corect numai dacă amplitudinea minimă a semnalului depăşeşte sensibil nivelul zgomotului instalaţiei de măsură. Desfăşurarea lucrării Se măsoară factorul de undă staţionară pentru diverse înălţimi ale şurubului de acord. Rezultatele se trec în următorul tabel: h[mm] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

α

[mv] α min[mv] 3.3 2.9 3.4 2.75 3.7 2.55 4.35 2.05 5.65 1.35 7.5 0.57 0.17 0.07 0.05 0.04

max

σa 1.06 1.11 1.2 1.46 2.04 -

d[mm] 3.8 1.9 1.4 1.1 0.7

σb 3.83 7.67 10.41 13.26 20.83

Amin[dB] 3.7 4 4.9 6.7 9.6 14.5 21 22.8 27 30

Amax[dB] 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

σc 1.08 1.12 1.24 1.42 1.95 3.75 7.94 9.77 15.84 22.38

Reprezentarea grafică a lui σ în funcţie de parametrul h este facută mai jos (s-au reprezentat ambele seturi de valori pentru σ ) : Dependenta s(h)

25 20 s

15 10 5 0 0

5

h(mm)

10

15

Răspunsuri la întrebări a) Şurubul de reglaj prezintă o capacitate parazită ale cărei valori variază în funcţie de înălţimea şurubului; aşadar modificându-se reactanţa sarcinii se modifică şi factorul de undă staţionară, obţinându-se maximul respectiv. b) Factorul de unda stationara nu depinde de nivelul semnalului dat de generator. Definit ca un raport între valorile maxime şi minime ale distribuţiei amplitudinii de oscilaţie în lungul ghidului, el depinde în totalitate de caracterul sarcinii: scurt-circuit, gol, reactanţă pură (σ =∞), ghid terminat adaptat, sarcină oarecare. c) Factorul de unda stationara nu depinde decit de sarcina si de impedanta caracteristica a liniei, deci nu exista o relatie bine precizata intre factorul de unda stationara pe linie si atenuarea atenuatorului. Ur d) Coeficientul de reflexie al unei sarcini este definit astfel: Γ = . Daca dorim Ui exprimarea in functie de puteri, vom tine seama ca P r = Ur2/Zs , respectiv Pi = Ui2/Zs. Astfel Pr 1− | Γ | rezulta ca: | Γ|= . Factorul de unda stationara este definit astfel: σ = . 1+ | Γ | Pi

1+ Inlocuim pe |Γ| si rezulta relatia: σ =

1−

Pr Pi

2

P  σ −1 , din care obtinem r =   Pi  σ + 1  . Pr Pi