Указания по организации самостоятельной работы

Определение модулей элементов волновой матрицы

Рассеяния и их зависимости от рабочей длины волны

Указания по организации самостоятельной работы

При подготовке к работе необходимо изучить свойства волновых матриц рассеяния для СВЧ-многополюсников и, в частности, свойства матриц рассеяния 8-полюсников без потерь.

2.1. Волноводным 8-полюсником называют любое сочленение из 4 волноводов. Наибольшее распространение имеют направленные ответвители и мосты.

Направленные ответвители НО служат для направленной передачи СВЧ - мощности из одного волновода в другой.

Мост – это НО, в котором СВЧ – мощность делится между выходными плечами пополам, или суммируются в выходном плече, если на два входных плеча подаются колебания равной амплитуды с соответствующей разностью фаз. Одна из разновидностей мостов – кольцевой мост – приведен на рисунке ниже

А) Мощность делится пополам, если сигнал подают на:

Плечо 3

Вход 1 разность фаз Δ φ =0˚

Плечо 4

Плечо 3

Вход 2 разность фаз Δ φ =180˚

Плечо 4

Плечо 1

Вход 3 разность фаз Δ φ =0˚

Плечо 2

Плечо 1

Вход 4 разность фаз Δ φ =180˚

Плечо 2

Б) Мощности суммируется:

Вход 1

Плечо 3 (при разности фаз входных сигналов Δ φ =0˚)

Вход 2

Вход 3

Плечо 1 (при разности фаз входных сигналов Δ φ =0˚)

Вход 4

Вход 1

Плечо 4 (при разности фаз входных сигналов Δ φ =180˚)

Вход 2

Вход 3

Плечо 2 (при разности фаз входных сигналов Δ φ =180˚)

Вход 4

Эти соотношения вытекают из физических свойств моста, которые определяются длиной отрезков.

2.2. Из физических соображений вытекают матрица рассеяния и вектор откликов:

2.3. Элементы в главной диагонали – это коэффициенты отражения, остальные – коэффициенты передачи.

Согласно матрице S элемент s_ik соответствует коэффициенту передачи сигнала из плеча k в плечо i.

Отсюда, для нахождения s_ik сигнал подается в плечо k, а измеряют его в плече i. При этом в каждом плече нагрузка должна быть согласованной. Сигнал должен иметь такую частоту (длину волны), чтобы отрезки волноводов, указанные на рис. (l₁₄, l₁₃, l₃₂) cоответствовали четверти длины волны, а отрезок l₄₂ – трем четвертям.

2.4. В реальном исполнении кольцевых мостов и вообще многополюсников неизбежны ошибки изготовления, вследствие чего матрицы рассеяния отличаются от теоретических. Например, неправильно измерены отдельные отрезки, отрезки имеют некоторое затухание и т.д. Кроме того, рабочие длины волн могут изменяться.

3. Описание лабораторной установки.

3.1. В лабораторных работах используется один из макетов кольцевого моста (№1 или №2) Макеты представляют собой мосты, выполненные из коаксиальных кабелей с волновым сопротивлением 110 Ом. Все плечи моста пронумерованы в соответствии с рис.1. В качестве генератора СВЧ–сигнала используется перестраиваемый генератор, а также детекторная головка и кабельный тройник.

3.2. «Компьютерный» КМ позволяет с клавиатуры менять длины отдельных отрезков и рассчитывать для этого случая элементы матрицы рассеяния. Кроме того, программа позволяет изменять частоту сигнала и для измененной частоты пересчитывать матрицу рассеяния.