Материал: Практикум 12 измерение сопротивления нагрузки и настройка волноводной линии в режим бегущей волны москва 2022

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИОрдена Трудового Красного Знамени федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образованияМосковский технический университет связи и информатики Кафедра «Техническая электродинамика и антенны»Практикум № 12ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАГРУЗКИ И НАСТРОЙКА ВОЛНОВОДНОЙ ЛИНИИ В РЕЖИМ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫМосква 2022План УМД 2022 / 2023 уч. г.Практикум № 12ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАГРУЗКИ И НАСТРОЙКА ВОЛНОВОДНОЙ ЛИНИИ В РЕЖИМ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫСоставители: к.т.н., доцент П.А. Титовец , к.т.н., доцент А.Б. ПрошинИздание утверждено советом факультета РиТ.Протокол №_____ от «____» ___________ 2022 г.Рецензент, к.т.н., доцент Т.А. ГайнутдиновЦель работы

1. 
   Приобретение навыков использования круговой диаграммы полных сопротивлений.
   
2. 
   Ознакомление с методикой настройки волновода в режим бегущей волны путем включения неоднородности.
   
3. 
   Приобретение навыков работы с векторным рефлектометром при проведении измерений электрических характеристик и параметров СВЧ устройств.
   

Указания по подготовке к выполнению1. Изучить содержание данного описания.2. Освоить методику определения эквивалентных сопротивлений и сопротивления нагрузки линии с помощью круговой диаграммы полных сопротивлений.3 Освоить порядок проведения экспериментальных исследований электрических характеристик и параметров СВЧ устройств с использованием векторного рефлектометра.Задание к расчетной части

1. 
   С помощью круговой диаграммы полных сопротивлений по данным Таблицы 1 рассчитать сопротивление нагрузки и соответствующее ему эквивалентные сопротивления при изменения положения сечения сопротивления от 0.05 до 0.5 с шагом 0.05 , где – длина волны в линии. Номер варианта в Таблице 1 выбирается каждым студентом в соответствии с его номером в журнале группы. Под смещением понимается изменение положения узла в линии, нагруженной на неизвестное сопротивление нагрузки относительно местоположения узла в режиме короткого замыкания.
   
2. 
   Построить графики активной и реактивной составляющей эквивалентного сопротивления по данным, полученным при выполнении пункта 1.
   
3. 
   Определить место включения и проводимость согласующего элемента (отдельно для емкостного штыря и индуктивной диафрагмы) для нагрузки, рассчитанной в пункте 1 задания.
   

Таблица 1

№ в-та	КБВ		Направление смещения	№ в-та	КБВ		Направление смещения
1	0.2	0.08	к генератору	16	0.2	0.04	к генератору
2	0.15	0.12	к нагрузке	17	0.15	0.08	к нагрузке
3	0.1	0.16	к генератору	18	0.1	0.12	к генератору
4	0.25	0.2	к нагрузке	19	0.25	0.16	к нагрузке
5	0.3	0.24	к генератору	20	0.3	0.2	к генератору
6	0.25	0.04	к нагрузке	21	0.25	0.24	к нагрузке
7	0.2	0.16	к генератору	22	0.2	0.04	к генератору
8	0.15	0.08	к нагрузке	23	0.15	0.16	к нагрузке
9	0.3	0.12	к генератору	24	0.3	0.08	к генератору
10	0.35	0.16	к нагрузке	25	0.35	0.12	к нагрузке
11	0.3	0.2	к генератору	26	0.3	0.16	к генератору
12	0.35	0.24	к нагрузке	27	0.35	0.2	к нагрузке
13	0.4	0.04	к генератору	28	0.4	0.24	к генератору
14	0.25	0.16	к нагрузке	29	0.25	0.04	к нагрузке
15	0.2	0.12	к генератору	30	0.2	0.16	к генератору

Схема и описание лабораторной установкиЛабораторная установка показана на рисунке 1. С помощью коаксиально-волноводного перехода (КВП) в волноводе возбуждается волна Н_10. Размеры волновода и частота генератора подобраны так, чтобы возбуждение других типов волн было невозможно. Для измерения отраженной волны и контроля настройки в режим бегущей волны используется согласующая секция с емкостным штырем и векторный рефлектометр CABAN R140 подключенный к ПК.Рисунок 1 – Лабораторная установкаРефлектометр подает стимулирующий сигнал на вход КВП, затем и принимает отражённую волну. К выходу волновода подключаются нагрузки или короткое замыкание. Полученные результаты измерения могут быть представлены в различных форматах:– круговая диаграмма Вольперта-Смитта по сопротивлению или проводимости;– коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН), далее везде будет обозначаться как КСВ.Задание к экспериментальной части1. Подготовить к измерению электрических характеристик и параметров исследуемых устройств векторный рефлектометр CABAN R140 в соответствии с номером бригады (Таблица 2).2. В режиме короткого замыкание определить длину волны в волноводе .3. При замене короткого замыкания на нагрузку экспериментально определить проводимость нагрузки.4. Настроить волновод на заданной центральной частоте в режим бегущей волны (КСВ < 1,05) с помощью емкостного штыря.5. Исследовать КСВ волновода в диапазоне частот.Таблица.2

№ бригады	Центральная частота, МГц
1а	3800
1б	3850
2а	3900
2б	3950
3а	4000
3б	4050
4а	4100
4б	4150
5а	4200
5б	4250

Порядок выполнения работы

1. 
   Подготовка рефлектометра к измерению
   

Включите компьютер и дождитесь загрузки операционной системы. Соедините рефлектометр с компьютером с помощью USB кабеля. Примерно через 10 секунд рефлектометр готов к работе, это подтвердит зелёное свечение светодиодного индикатора на лицевой стороне прибора.Запустите программу RVNA, ярлык на рабочем столе Windows.После запуска программы на главном окне отобразится график зависимости параметра S₁₁ (в децибелах) от частоты во всем рабочем диапазоне частот рефлектометра от 85 МГц до 14 ГГц. В нижней части экрана располагается строка статуса рефлектометра. В строке статуса должна индицироваться надпись «Готов», как показано на рисунке 2. Рефлектометр готов к измерениям.Рисунок 2 – Строка статуса рефлектометра

2. 
   Установка параметров стимулирующего сигнала
   

Для исследования в лабораторной работе используется диапазон частот от f₀ – 100 МГц до f₀ + 100 МГц, где f₀ – центральная частота в МГц, заданная в Таблице 2 в соответствии с вашим номером бригады.Для установки параметров стимулирующего сигнала нажмите на правой панели кнопку «Стимул» (рисунок 3). На диалоговой форме «Стимул» щёлкните левой кнопкой мыши по параметру «Старт». Введите на цифровой клавиатуре частоту равную f₀ – 100 МГц. Завершите ввод нажатием на кнопку «ОК». Щёлкните левой кнопкой мыши по параметру «Стоп». Введите на цифровой клавиатуре значение равное f₀ + 100 МГц. Завершите ввод нажатием на кнопку «ОК». Закройте диалоговую форму «Стимул» кнопкой «ОК».Рисунок 3 – Установка параметров стимулирующего сигнала

3. 
   Определение длины волны в волноводе в режиме КЗ
   

Для определения длины волны в волноводе установите на выход волновода пластину короткого замыкания (КЗ), как показано на рисунке 4. Введите в волновод (закручиванием) емкостной штырь.Рисунок 4 – Установка волновода в режим КЗС помощью колесика в нижней части согласующей секции (рисунок 5), установите координатную отметку в крайнее левое положение шкалы на значение z₁ = –4 см (или –40 мм).Рисунок 5 – Шкала согласующей секции с колесикомДобавьте маркер на центральную частоту с помощью кнопки расположенной на верхней панели программных кнопок.Нажмите на правой панели кнопку «График» (рисунок 6). В появившемся диалоговом окне «График» щелчком левой кнопки мыши по полю «Формат» вызовите диалоговую форму для выбора формата графика. В диалоговом окне «Формат» из списка выберите строку «Вольп G+jB» и завершите выбор нажатием на кнопку «ОК». Закройте диалоговое окно «График» нажатием на кнопку «ОК».После выполнения указанных действий на главном окне программы отобразится диаграмма Вольперта-Смита (рисунок 7). Запишите значение маркера на центральной частоте (действительную и мнимую части в виде комплексного числа G + jB).Рисунок 6 – Изменение формата графикаРисунок 7 – Диаграмма Вольперта-Смита с маркеромПередвигая согласующую секцию вправо, с введенным штырем (не меняя глубину его погружения) пройти полный круг по диаграмме. То есть комплексное значение проводимости на центральной частоте должно вернуться в первоначальное значение.Запишите полученную координату на шкале согласующей секции