Определение матриц рассеяния волноводных узлов

Нижегородский государственный университет имени         Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет

Отчет по лабораторной работе

Определение матриц рассеяния волноводных узлов

Работу выполнил студент

433 группы

Ульянов Д.С

Нижний Новгород

2025

Содержание

Введение        3

1. Теоретические сведения        3

1. Матрица рассеяния шестиполюсника        3
2. Свойства матрицы рассеяния        4

2. Эксперимент        6

Используемое оборудование        6

1.        Фиксация условного конца линии. Длина волны в волноводе        7

2.        Проверка согласованных нагрузок        7

3.        Измерение параметров шестиполюсников и расчет Skm        …………………………………………………………...7

3.        Результаты        10

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

2. Эксперимент

Используемое оборудование

1. СВЧ-генератор Г4-225, в режиме работы на частоте 9.5 ГГц с установленным значением затухания −30 дБ
2. Три шестиполюсника, пластина для закорачивания волновода и две согласованные нагрузки
3. Измерительная волноводная линия 33-И с кристаллическим детектором, в цепи которого включен амперметр

*Определение коэффициента отражения от нагрузки c помощью измерительной линии

Измерение элементов матрицы Sˆ производится с помощью измерительной линии передачи. Линия передачи позволяет измерить фазу и модуль коэффициента отражения

Γ:

[pic 4]= |Γ|eiϕH

Модуль коэффициента отражения определялся через коэффициент стоячей волны K:

[pic 5]

Измерение K производилось путем перемещения вдоль измерительной линии (ИЛ) зонда, показания которого связаны с высокочастотным напряжением в данном сечении линии.

Для детектирования СВЧ сигнала зонда в ИЛ стоит кристаллический детектор. При этом зависимость между током детектора I и приложенным высокочастотным напряжением |U| является нелинейной, и при малых значениях переменного напряжения детектор имеет характеристику I = f(|U|), близкую к квадратичной. В этом случае ток детектора

I = α|U|2,

где α — параметр, зависящий от свойств детектора.

В максимуме и в минимуме распределения поля в линии имеем

[pic 6]

откуда

K =[pic 7]

Величина фазы коэффициента отражения в сечении z (z < 0) — ψ = φH +2hz определялась следующим образом: определялось положение минимума напряжения в ИЛ относительно плоскости присоединения нагрузки. Для этого был сначала определен т.н. условный конец линии – сечение волновода, соответствующее минимуму напряжения при коротком замыкании линии (zmin0 ). Обозначив расстояние от условного конца линии zmin0 до ближайшего минимума напряжения zmin со стороны генератора при включенной нагрузке через

[pic 8]

И тогда фаза коэффициента отражения (с учетом выражения h = 2π/λB) определяется формулой

∆zmin

        ϕH = 4π        [pic 9] − π

λB

1. Фиксация условного конца линии. Длина волны в волноводе

Закоротив с помощью короткозамыкателя измерительную линию, зонд измерительной линии установили в ближайший к концу линии узел стоячей волны.

При этом координата этого узла взята за условный конец линии:

zmin0= 5.4 см

Далее находится положение соседнего к генератору узла стоячей волны.

zmin1= 3.2 см

В итоге длина волны в волноводе λB:

λB=2|zmin1-zmin0|=4.4 см

1. Проверка согласованных нагрузок

Присоединив к скрутке волновода на конце измерительной линии каждую из двух используемых при выполнении работы согласованных нагрузок, определили для них коэффициенты отражения ΓH1,2. Для точных расчетов по приведенным в теории формулам, нужны значения нагрузок близких к нулю.