Курсова робота
Розгляд методів вимірювання комплексних характеристик чотириполюсників СВЧ
Введення
чотириполюсник надвисокий частота прилад
Діапазон СВЧ стає все більш популярним у зв'язку з бурхливим розвитком різних галузей науки і техніки, таких як зв'язок з космічними об'єктами і радіолокація, радіоуправління, зв'язок, телебачення, промислова електроніка. Внаслідок чого вимоги до параметрів пристроїв, що працюють в діапазоні НВЧ, збільшуються і, отже, виникає необхідність створення спеціальних засобів вимірювання, перевірки і налаштування пристроїв НВЧ.
Для вирішення цього завдання використовують вимірювачі комплексних коефіцієнтів передачі і відображення (модуля і фази) чотириполюсників СВЧ або вимірювачі S - параметрів.
На даний момент у світі існує апаратура, що дозволяє вимірювати комплексні коефіцієнти передачі та відображення в діапазоні частот до 110 ГГц і амплитудном діапазоні до 136 дБ.
Для розробників вимірників комплексних коефіцієнтів передачі і відображення НВЧ пристроїв основною метою є збільшення частотного і амплітудного діапазону вимірюваних величин.
Справжня курсова робота присвячена розгляду методів вимірювання комплексних характеристик чотириполюсників НВЧ.
Мета цієї роботи - вивчити методи вимірювання комплексних характеристик чотириполюсників НВЧ.
При цьому суттєвим є вирішення наступних завдань:
вивчити і проаналізувати всі існуючі методи вимірювання комплексних характеристик чотириполюсників СВЧ;
провести порівняння всіх відомих методів;
вивчити прилади, що використовуються для вимірювання комплексних характеристик чотириполюсників НВЧ.
1. Елементи теорії чотириполюсників і матриць
В [1] дається визначення чотириполюсника як електричного пристрою, що має дві пари затискачів (полюсів), одна з яких служить для підключення системи до джерела енергії (генератору), а інша - до споживача енергії (навантаженні). Затискачі, до яких приєднаний генератор, називають вхідними, а затиски, до яких приєднана навантаження, - вихідними затискачами чотириполюсника.
Відомо, що кожен чотириполюсник може бути описаний однієї із систем параметрів [a], [z], [y], [h], які не несуть інформації про характерні особливості діапазону СВЧ, його коефіцієнтах відбиття, пов'язаних з електричними неоднородностями СВЧ тракту. Для СВЧ діапазону додатково розроблені дві системи [s] і [t] параметрів, що усувають зазначені недоліки.
У діапазоні НВЧ кожен чотириполюсник характеризується падаючими U пад і відбитими U отр хвилями напружень. Розглянемо особливості систем параметрів характеризують чотириполюсник в діапазоні НВЧ. Почнемо з розгляду системи [s] параметрів.
Малюнок 1 - чотириполюсник в НВЧ діапазоні
На малюнку 1 наведено чотириполюсник в НВЧ діапазоні, який описується наступною системою рівнянь:
(1)
Така система рівняння називається матрицею розсіювання, тому в лівій її частині знаходиться хвилі напруги, що відходять і розсіюється від чотириполюсника.
Але матриця розсіювання це індивідуальна матриця, що описує конкретний чотириполюсник і, на жаль, за своєю побудовою вона не придатна для розрахунку загальних параметрів каскадно з'єднаних СВЧ чотириполюсників, праві її частини належать різним входам.
Тому для розрахунків каскадно з'єднаних СВЧ чотириполюсників застосовують t-параметри, що представляють собою елементи матриці передачі, яка має наступний вигляд:
(2)
Уявімо елементи матриці розсіювання в наступному вигляді.
Застосовуючи режими КЗ і ХХ і СН до (1) маємо:
При (КЗ) маємо:
коефіцієнт передачі чотириполюсника у зворотному напрямку
;
коефіцієнт відбиття виходу
;
При (ХХ) маємо:
коефіцієнт відбиття входу
;
коефіцієнт передачі від входу до виходу
.
В [2] вказується, що матриці розсіювання зручно застосовувати при вирішенні завдань за погодженням пристроїв СВЧ, розрахунком похибок, обумовлених відображеннями, і т.д. З іншого боку, в ряді випадків, наприклад, при дослідженні каскадного з'єднання декількох пристроїв СВЧ застосування матриць розсіювання стає скрутним. У цьому випадку користуються матрицями передачі.
Матриця розсіювання [s] пар...
