Метод четырех зондов

Рис.1 Схема четырехзондовой линии.

 

В линии с четырьмя зондами исследуется поле в четырех точках, разнесенных вдоль волноводной (или коаксиальной линии) на расстояние l_ср/8 (рис.1), и по данным исследования определяются необходимые параметры. Так как расстояние между зондами фиксировано, то электрические фазовые сдвиги между ними будут равны p/4 только на средней частоте l_ср, на других частотах они равны dp/4, что приводит к возникновению погрешности измерения.

Коэффициент d определяется выражением:

,

где l_ср – средняя (расчетная) длина волны (для волновода длина волны в волноводе - l_вср);

l - текущая длина волны (для волновода l_в).

В общем случае при наличии в волноводе падающей и отраженной волн напряжения, наведенные в зондах, определяются следующими выражениями:

где Е_п – напряженность падающей волны,

E₀ – напряженность отраженной волны,

j_н – фаза комплексного коэффициента отражения исследуемой нагрузки.

Так как Е_о=Г_н Е_п, то, детектируя сигнал квадратичными детекторами и отфильтровывая только постоянную составляющую, получаем напряжения на нагрузке детекторов:

 

где К – коэффициент пропорциональности.

Напряжение с детекторных головок после усиления и попарного вычитания подаются на пластины электронной лучевой трубки (Рисунок).

 

Так как по принципу работы измерителя необходимо иметь на выходе свип-генератора постоянный уровень мощности СВЧ (Е² = const), то положение луча на экране трубки будет определяться координатами:

Отклонение точки на экране ЭЛТ пропорционально модулю коэффициент отражения, а угол между вертикалью и вектором, проведенным через эту точку и ЭЛТ, пропорционален фазе коэффициента отражения.

 

Рис.2 Структурная схема АИП с применением четарехзондового метода.

 

 

В десятипроцентной полосе частот для волновода максимальная погрешность метода по модулю составляет 7% и по фазе 4,6°.

Преимуществами АИП (автоматические измерители параметров) (рис.3), основанных на этом методе, являются: простота конструкции, быстродействие (одновременное наблюдения всей кривой полного сопротивления в рабочем диапазоне частот), малые габариты ВЧ части прибора на больших сечения волновода. Этот метод позволяет построить коаксиальные АИП.

Недостатком АИП является: непостоянство положения плоскости отсчета фазы коэффициента отражения относительно выходного фланца при работе в диапазоне частот, наличие четырех детекторов.