Ойық сызық - Slotted line

1-сурет. Толқындар нұсқаулығы

Ойық сызықтар үшін қолданылады микротолқынды пеш өлшеу және а-да ойыққа салынған жылжымалы зондтан тұрады электр жеткізу желісі. Олар микротолқынды қуат көзімен бірге қолданылады, және, әдетте, олардың арзан қосымшаларына сәйкес, арзан Шотки диоды детектор және VSWR есептегіші қымбат емес микротолқынды электр есептегіші.

Ойық сызықтар өлшей алады тұрақты толқындар, толқын ұзындығы, және, кейбір есептеулермен немесе кескіндермен Смит диаграммалары, бірқатар басқа параметрлер, соның ішінде шағылысу коэффициенті және электр кедергісі. Дәлдік айнымалысы әлсіреткіш дәлдікті жақсарту үшін тестілік қондырғыға жиі қосылады. Бұл деңгейлік өлшеу үшін қолданылады, ал детектор мен VSWR өлшегіш тек аттенюаторға орнатылатын сілтеме нүктесін белгілеу үшін сақталады, осылайша детектор мен өлшеуіш қателіктерін толығымен жояды. Жарық сызықпен жиі өлшенетін параметр - SWR. Бұл сыналатын затпен импеданс сәйкестігінің дәлдігі өлшемі ретінде қызмет етеді. Бұл әсіресе антенналар мен олардың қоректену желілерін беру үшін өте маңызды; жоғары тұрақты толқын қатынасы радио немесе теледидар антеннасында сигналды бұрмалауы мүмкін, тарату желісінің жоғалуы жоғарылайды және тарату жолындағы компоненттер, мүмкін тіпті таратқыш зақымдалуы мүмкін.

Ойық сызықтар енді кең қолданылмайды, бірақ оларды бюджеттік қосымшаларда табуға болады. Олардың басты жетіспеушілігі - олар пайдалану үшін көп күш жұмсайды және есептеуді, кестелерді немесе нәтижелерді пайдалану үшін жоспар құруды қажет етеді. Оларды механикалық дәлдікпен жасау керек және зонд пен оның детекторын мұқият баптау керек, бірақ олар өте дәл нәтиже бере алады.

Сипаттама

Ойық сызық - қолданылатын негізгі құралдардың бірі радиожиілік сынау және өлшеу микротолқынды пеш жиіліктер. Ол дәлдіктен тұрады электр жеткізу желісі, әдетте тең осьтік бірақ толқын жүргізушісі оқшауланған жылжымалы қондырғылар да қолданылады зонд сызыққа кесілген бойлық ойыққа салынған. Қосарланған осьтік сызықта ойық сызықтың сыртқы өткізгішіне кесіледі. Зонд сыртқы өткізгіштің жанына салынған, бірақ ішкі өткізгішке тиіп кететіндей емес. Тік бұрышты толқын өткізгіште ойық әдетте толқын өткізгіштің кең қабырғасының ортасына бойлай кесіледі. Дөңгелек толқын өткізгіштің ойық сызықтары да мүмкін.[1]

Ойық сызықтар салыстырмалы түрде арзан[1 ескерту] сияқты қымбат тұратын жабдықтармен көптеген өлшемдерді орындай алады желілік анализаторлар. Алайда сызық сызықтарын өлшеу әдістері көп күш жұмсайды және көбінесе қажетті параметрді шығармайды; кейбір есептеу немесе жоспарлау жиі қажет. Атап айтқанда, олар өлшеуді бір уақытта бір нүктелік жиілікте жүргізе алады, осылайша параметрдің графигін қарсы қояды жиілігі өте көп уақытты алады. Мұны желі және сияқты заманауи құралдармен салыстыруға болады спектр анализаторлары олар ішкі жиілігі сыпырылды лезде сюжет жасаңыз. Шұңқырлы сызықтар негізінен ауыстырылды, бірақ қай жерде болса да табылды күрделі шығындар мәселе болып табылады. Олардың қалған қолданыстары негізінен миллиметрлік жолақ, мұнда заманауи сынақ құралдары өте қымбат немесе мүлдем жоқ, және академиялық зертханалар мен әуесқойлар бар. Олар оқу құралы ретінде де пайдалы, өйткені пайдаланушы күрделі аспаптарға қарағанда негізгі сызық құбылыстарына тікелей ұшырайды.[2]

Пайдалану

Саңылаулы сызық іріктеу арқылы жұмыс істейді электр өрісі зондпен бірге электр жеткізу желісінің ішінде. Дәлдік үшін зондтың өрісті мүмкіндігінше аз алаңдатуы маңызды. Осы себепті зондтың диаметрі мен ойық ені аз мөлшерде сақталады (әдетте айналасында) 1 мм) және зонд қажет болғаннан кейін салынбайды. Сондай-ақ, толқын өткізгіштің ойық сызықтарында ойықты толқын өткізгіш қабырғаларындағы ток ұяға параллель болатындай етіп орналастыру қажет. Осы кезде слот тым кең болмаған кезде оның болуы оны алаңдатпайды. Үшін басым режим бұл толқынды гидтің кең бетінің орта сызығында, бірақ кейбіреулеріне арналған басқа режимдер ол орталықтан тыс болуы керек болуы мүмкін. Бұл қосымша осьтік сызық үшін мәселе емес, өйткені бұл жұмыс істейді TEM (көлденең электромагниттік) режим, демек, ток барлық жерде слотқа параллель болады. Саңылау болдырмау үшін оның ұштарында конустық болуы мүмкін үзілістер шағылысулар тудырады.[3]

Зондты енгізуден туындаған сызық ішіндегі өріс мүмкіндігінше барынша азайтылады. Бұл мазасыздықтың екі бөлігі бар. Бірінші бөлік зондтың сызықтан шығарған қуатына байланысты және а түрінде көрінеді түйінді балама тізбек а резистор. Бұл зондты сызыққа енгізу қашықтығын азайту арқылы азайтады, сонда детектор тиімді жұмыс істеуі үшін жеткілікті қуат алынады. Бұзушылықтың екінші бөлігі зондтың айналасындағы өрісте жинақталған энергияға байланысты және а-ның эквивалентті түрінде көрінеді конденсатор. Бұл сыйымдылық арқылы бас тартуға болады индуктивтілік тең және қарама-қарсы импеданс. Кесілген индукторлар микротолқынды жиілікте практикалық емес; орнына, реттелетін бұта индуктивті эквивалентті схемамен зонд сыйымдылығын «баптау» қолданылады. Нәтижесінде - үлкен кедергідегі эквивалентті тізбек шунт желідегі берілетін қуатқа аз әсер ететін сызық бойымен. Осы баптау нәтижесінде зонд сезімтал болады және нәтижесінде оның енгізілген қашықтығы одан әрі шектелуі мүмкін.[4]

Тестті орнату

2-сурет. Толқын өткізгіштің ойық сызығын қолданып тестілеуді орнату
3-сурет. Қосалқы осьтік сызық

Толқындар өткізгіштің сызығы бар әдеттегі сынақ қондырғысы 2-суретте көрсетілген. Бұл суретке сілтеме жасай отырып, сынақ жабдықтарының көзінен алынған қуат (көрсетілген емес) сол жақта орналасқан осьтік кабель арқылы аппаратқа түседі және толқын бағыттағыш форматына ауыстырылады. а іске қосқыш (1). Осыдан кейін бағыттаушының кіші өлшеміне көшуді қамтамасыз ететін толқын бағыттағыштың бөлімі (2) жалғасады. Орнатудағы маңызды компонент болып табылады оқшаулағыш (3) бұл қуаттың қайтадан көзге шағылуына жол бермейді. Сынақ шарттарына байланысты, мысалы шағылысулар үлкен болуы мүмкін және жоғары қуат көзі кері толқынмен зақымдалуы мүмкін. Саңылаулы сызыққа түсетін қуат айналмалы айнымалымен басқарылады әлсіреткіш (4). Одан кейін жылжымалы кареткаға орнатылған зонд орналасқан ойық сызықтың өзі (5) келеді. Каретка зондтық түзетулерді де орындайды: (6) - зонд тереңдігін реттеу, (7) - теңшеу түзетулерімен тең осьтік қиманың ұзындығы, және (8) - детектор, ол нүктелік контактіні пайдаланады кристалды түзеткіш немесе Schottky тосқауыл диоды.[5] Саңылаулы сызықтың оң жақ шеті а нүктесінде аяқталады сәйкес жүктеме (9) толқын өткізгіштің ұшынан шығатын барлық қуатты сіңіреді. Жүктемені тестілеу қажет компонентпен немесе жүйемен ауыстыруға болады. Оны саңылаулы сызықты калибрлеу үшін қолданылатын эталондық қысқа тұйықталуға (10) ауыстыруға болады. Каретканы саңылаулы сызық бойымен а-ны бір уақытта қозғалатын айналмалы тұтқа (11) арқылы жылжытуға болады нониалибр (12) сызық бойымен зондтардың орналасуын дәл өлшеу үшін.[6]

Зонд детектор мен дисплей өлшегішке қосылған (2-суретте көрсетілмеген). Олар сәйкесінше а болуы мүмкін термистор және қуат өлшеуіші немесе конверт детекторы және VSWR есептегіші. Детектор кристалл детекторы немесе а болуы мүмкін Шоттық тосқауыл диод. Детектор зондтар жинағына орнатылады, әдетте a / 4 арақашықтықта[2 ескерту] 3-суретте көрсетілгендей зонд ұшынан. Бұл детектордың электр беру желісіне қысқа тұйықталуға ұқсайтындығынан және бұл қашықтық оны электр тізбегі арқылы ашық контурға айналдырады. ширек толқындық импеданс трансформаторы әсер. Осылайша, детектор сызықты жүктеуге аз әсер етеді. Зондты баптайтын стубаны зондты детектормен байланыстыратын сызықтан тармақталған 3-суреттен көруге болады. 2-суретте сәл өзгеше орналасу бар; толқын өткізгішке негізгі зонд тік осьтік күйге келтіру және реттеу бөліміне әкеледі, бірақ детектор көлденең бүйір бөлігінде, тік осьтік бөлімде екінші зонд бар.[7]

Өлшеу

Микротолқынды қуатты тікелей, әдетте термисторлық детектор мен өлшегіш көмегімен жасауға болады. Алайда, бұл аспаптар қымбат және сызық сызығымен өлшеу кезінде қолданылатын жалпы есептегіш арзан VSWR төмен жиілікті өлшегіш болып табылады. Микротолқынды қуат көзі болып табылады амплитудасы модуляцияланған , әдетте, а 1 кГц сигнал зондтағы конверт детекторымен қалпына келтіріліп, VSWR өлшеуішіне жіберіледі. Бұл схема модульденбегенді анықтағаннан гөрі жақсы тасымалдаушы тікелей, бұл а Тұрақты ток шығу, өйткені тұрақты, тар жолақты, реттелетін күшейткіш күшейту үшін пайдалануға болады 1 кГц сигнал. VSWR өлшеуішінде үлкен күшейту қажет, өйткені квадрат заңының шегі[3 ескерту] детектордың диодынан аспайды 10 мкВт.[8]

Максималар және минимумдар

Сурет 4. Максимумдар мен минимумдарды көрсететін әр түрлі шағылысу коэффициенттері үшін сызық бойындағы толқын өрнектері

Саңылаулы сызық дәлдікпен сәйкес келетін жүктемемен аяқталған кезде, сызық бойымен анықталған қуатта өзгеріс болмайды, тек сызықтағы ысыраптар салдарынан өте аз төмендеу. Алайда, бұл ауыстырылған кезде сыналатын құрылғы (DUT) сызыққа толық сәйкес келмеген болса, a болады көзге қарай шағылысу. Бұл а тұрақты толқын желіде мерзімді түрде орнатылуы керек максимумдар мен минималар (жалпы, экстрема) ауыспалы конструктивті және деструктивті болғандықтан кедергі. Бұл экстремалар зондты сызық бойымен алға-артқа жылжыту арқылы табылады және сол кездегі деңгей өлшегіште өлшенуі мүмкін.[9]

Экстремалар өздері үшін үлкен қызығушылық тудырмайды, бірақ тағы бірнеше пайдалы параметрлерді есептеу кезінде қолданылады. Осы параметрлердің кейбіреулері экстремумның нақты орналасуын өлшеуді қажет етеді. Математикалық тұрғыдан максимумдарды немесе минимумдарды бірдей қолдануға болады, бірақ минимумдарға артықшылық беріледі, өйткені олар максимумдарға қарағанда әрдайым өткір, әсіресе 4-суретте көрсетілгендей, үлкен шағылыстыру үшін. Сонымен қатар, зонд өрісті аз бұзады. максимумға қарағанда минимумға жақын.[10]

Толқын ұзындығы

Толқын ұзындығы екі минимум арасындағы қашықтықты өлшеу арқылы анықталады. Бұл арақашықтық λ / 2 болады. DUT-тің қажеті жоқ, сілтеме қысқа болғанда жақсы нәтижелерге қол жеткізіледі.[11]

Тұрақты толқындар қатынасы

Тұрақты толқындар қатынасы (SWR немесе VSWR) - негізгі параметр және ойық сызықта ең жиі өлшенетін параметр. Бұл мөлшер таратқыш үшін ерекше маңызды антенналар. Жоғары SWR беру желісі мен антеннаның нашар сәйкестігін көрсетеді, бұл ысырап қуатты көбейтеді, тарату жолындағы компоненттерге, мүмкін таратқышқа зақым келтіруі және теледидардың, FM стерео және цифрлық сигналдардың бұрмалануына әкелуі мүмкін. Максимумдар 0 болатындай етіп, кіріс қуатын орнатқанда дБм, минималды децибелмен өлшеу тікелей SWR береді (минус белгісі жойылғаннан кейін).[12]

Шағылысу коэффициенті

The шағылысу коэффициенті, ρ, - шағылған толқынның түскен толқынға қатынасы. Жалпы бұл күрделі сан. Шағылысу коэффициентінің шамасын VSWR өлшеуінен есептеуге болады,

мұндағы VSWR - кернеу коэффициентімен көрсетілген тұрақты толқын қатынасы (емес децибел ). Алайда шағылу коэффициентін толығымен сипаттау үшін ρ фазасын да табу керек. Бұл DUT-тен бірінші минимумның арақашықтығын өлшеу арқылы ойық сызықта жасалады. Зондты DUT-қа дейін жылжыту мүмкін емес, сондықтан басқа тәсіл қолданылады. Сілтеме қысқа болған кезде бірінші минимумның орны белгіленеді. DUT орнында болған кезде осы сілтеме нүктесінен келесі минимумға дейінгі аралықтағы қашықтық DUT-тен бірінші минимумға дейінгі арақашықтықпен бірдей болады. Себебі, сілтеме қысқаша DUT позициясында минимумға кепілдік береді.[13]

The фаза ρ бөлігі беріледі,

Мұндағы λ - толқын ұзындығы және х - бұл бұрын сипатталғандай бірінші минимумға дейінгі арақашықтық. Ρ шамасы мен фазалық көрінісі, қажет болған жағдайда, күрделі сандардың әдеттегі манипуляциясы арқылы оның орнына нақты және ойдан шығарылған бөліктер түрінде көрсетілуі мүмкін.[14]

Импеданс

Кедергі, З, DUT-ті шағылысу коэффициенті бойынша есептеуге болады,

қайда З0 сызықтың сипаттамалық кедергісі болып табылады. Альтернативті әдіс - VSWR және түйінге дейінгі қашықтықты (толқын ұзындығында) а-ға салу Смит диаграммасы. Бұл шамалар тікелей сызық сызығымен өлшенеді. Осы сюжеттен DUT импедансы (қалыпқа келтірілген З0) Смит диаграммасынан тікелей оқуға болады.[15]

Дәлдікті ескеру

Жақсы саңылаулар - бұл дәлме-дәл жасалған құралдар. Олар болуы керек, себебі механикалық ақаулар дәлдікке әсер етуі мүмкін. Осыған сәйкес келетін кейбір механикалық мәселелер жатады кері реакция ішкі, сыртқы дирижердің концентрациясы, сыртқы дирижердің дөңгелектілігі, ішкі өткізгіштің центрлігі мен түзулігі, көлденең қимасындағы ауытқулар және вагонетканың зонд тереңдігін тұрақты ұстап тұру қабілеті. Зондтарды баптау және алаңға кедергі келтіру мәселелері қазірдің өзінде талқыланды, бірақ орталық дирижерді орнында ұстап тұрған оқшауланған аралықтар да өрісті бұзуы мүмкін. Демек, олар механикалық беріктікке сәйкес келетін дискретті түрде жасалады. Алайда дәлдіктің ең үлкен көзі әдетте сызық сызығының өзі емес, детектор диодының сипаттамалары болып табылады.[16]

Әдетте микротолқынды детекторларда қолданылатын Шоттки тосқауыл диодтарының анықталған кернеу сигналы өлшенетін қуатқа квадраттық қатынасқа ие және өлшеуіштер сәйкесінше калибрленген. Алайда, қуат күшейген сайын, диод квадраттық заңнан айтарлықтай ауытқып, шығыс кернеуіне дейін дәл болып қалады 5-10 мВ. Мұны детектордың шығуына жүктеме резисторын қосу арқылы аздап жақсартуға болады, бірақ бұл сезімталдықтың төмендеуіне жағымсыз әсер етеді. Тағы бір әдіс - өлшенетін қуат диапазонын азайту шаршы заң детектордың диапазоны) максимумнан басқа нүктеде өлшеу арқылы. Содан кейін максимум тұрақты толқын үлгісінің белгілі математикалық формасынан есептеледі. Бұл детекторды дәл калибрлеу және өлшеуіштің көрсеткіштерін калибрлеу кестесіне сәйкес реттеу әдістемесі сияқты, өлшеулерді жасауға жұмсалатын еңбекке айтарлықтай қосады деген қарсылыққа ие.[17]

Детектор мен өлшегіштегі қателіктерді толығымен жоюға болады, егер сынақтарды орнатуда дәлдіктегі айнымалы әлсіреткіш қолданылса. Бұл техникада ең алдымен минимум табылып, бәсеңдеткіш өлшеуіштің ыңғайлы белгісін көрсететіндей етіп реттеледі. Содан кейін максимум табылып, әлсіреу өлшеуіш бірдей белгіні көрсеткенге дейін жоғарылайды. Өшіруді жоғарылатуға тура келетін мөлшер - тұрақты толқынның VSWR шамасы. Мұндағы дәлдік детекторға мүлдем емес, аттенюатордың дәлдігіне байланысты.[18]

Ескертулер

  1. ^ Томас Х. Ли тіпті сипаттайды микро жолақ дейін пайдалануға арналған ойық сызық 5 ГГц ол 10 доллардан аз ақша төлеуге болатындығын айтады. Ол мұны «40 дБ шығындарды желілік анализатор бағасынан төмендету. Яғни оның құны 100000 доллар тұратын анализатордан 10000 есе аз (Ли, xv, 268-271 беттер).
  2. ^ λ, үшін әдеттегі белгі толқын ұзындығы. Әдетте тарату толқынының толқын ұзындықтары бойынша немесе кейде тартылған қашықтық аз болғанда немесе ширек толқын ұзындығының дәл еселігінде емес қашықтықты беру өте ыңғайлы, радиан мұндағы θ = 2πλ радиан.
  3. ^ шаршы заң, детекторлық диодтың, демодульденген шығыс кернеуінің диапазоны желідегі тасымалдаушы кернеуінің квадратына пропорционалды.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Гупта, 113 бет
    • Вольтер, 146–147 беттер
  2. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Das & Das, 496 бет
    • Ли, 246, 251, 268 беттер
    • Вольтер, 146 бет
  3. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Das & Das, 497–498 беттер
    • Гупта, 113 бет
  4. ^ Вольтер, 148 бет
  5. ^ H. C. Torrey, C. A. Whitmer, Хрусталы түзеткіштер, Нью-Йорк: МакГрав-Хилл, 1948 ж
  6. ^ Das & Das, 496–498 беттер
  7. ^ Das & Das, 496–497 беттер
  8. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Das & Das, 496 бет
    • Вольтер, 147 бет
  9. ^ Гупта, 113–114 беттер
  10. ^ Вольтер, 147–148 беттер
  11. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Das & Das, 498 бет
    • Вольтер, 148 бет
  12. ^ Гупта, 112–113 беттер
  13. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Гупта, 112–113 беттер
    • Ли, 248–249 беттер
  14. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Коннор, 29–32 беттер
    • Das & Das, 498 бет, 514-515
    • Ли, 248–249 беттер
  15. ^ Бірнеше дереккөздер:
    • Коннор, 34–38 беттер
    • Das & Das, 514–515 беттер
    • Гупта, 112, 114 бет
  16. ^ Ли, 251–252 беттер
  17. ^ Ли, 252–254 беттер
  18. ^ Ли, 253 бет

Библиография

  • Коннор, Ф. Толқындық беріліс, Edward Arnold Ltd., 1972 ж ISBN  0-7131-3278-7.
  • Дас, Аннапурна; Дас, Сисир К, Микротолқынды инженерия, Tata McGraw-Hill Education, 2009 ж ISBN  0-07-066738-1.
  • Гупта, К. Микротолқындар, New Age International, 1979 ж ISBN  0-85226-346-5.
  • Ли, Томас Х., Жоспарлы микротолқынды инженерия, Кембридж университетінің баспасы, 2004 ж ISBN  0-521-83526-7.
  • Вольтер, Дэвид Рассел, Электромагнитика негіздері 2: Квазистатика және толқындар, Morgan & Claypool, 2007 ж ISBN  1-59829-172-6.