Измерительная линия

12.03.2021

Измерительная линия — устройство для исследования распределения электрического поля вдоль СВЧ-линии передачи. Представляет собой отрезок коаксиальной линии или волновода с перемещающимся вдоль него индикатором, отмечающим узлы (пучности) электрического поля.

Устройство и принцип действия

Линия состоит из трёх основных узлов: отрезка передающей линии с продольной узкой щелью, зондовой головки и каретки с механизмом для перемещения зондовой головки вдоль линии. Зондовая головка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом — тонкой проволокой, погружённой через щель во внутреннюю полость волновода. Глубину погружения зонда в линии регулируют специальным винтом, расположенным сверху зондовой головки. Внутри резонатора помещён полупроводниковый детектор, связанный с индикаторным прибором. При перемещении зонда вдоль линии, внутри которой имеется электромагнитное поле, в зонде наводится электродвижущая сила, пропорциональная напряжённости поля в сечении расположения зонда. Эта э. д. с. возбуждает резонатор, создавая в нём электромагнитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зонда на электромагнитное поле в линии и повышения чувствительности линии объёмный резонатор зондовой головки настраивают в резонанс с частотой электромагнитных колебаний.

Классификация

По типу используемого канала передачи электромагнитной волны измерительные линии бывают коаксиальные и волноводные.

  • Примеры коаксиальных линий: Р1-36, Р1-42, Р1-45
  • Примеры волноводных линий: Р1-21, Р1-30, Р1-32

Применение

С помощью измерительной линии исследуется распределение напряженности электромагнитного поля в тракте, из которого определяются коэффициент стоячей волны как отношение амплитуд волны в пучности и узле и фаза коэффициента отражения по смещению узла. Зная эти параметры, по круговой диаграмме полных сопротивлений можно найти полное сопротивление или другие, удобные для использования в конкретной задаче, величины. Измерения производятся с использованием измерительного генератора в качестве источника сигнала. Для отсчёта показаний используются, как правило, гальванометр или измеритель отношений напряжений. Измерительные линии применяются на частотах от сотен мегагерц до сотен гигагерц.

Кроме того, с помощью измерительной линии были выполнены наиболее точные измерения скорости света. Метод основан на независимом измерении длины волны λ {displaystyle lambda } (путём измерения расстояния между пучностями стоячей волны, или количества волн, укладывающихся на определённом расстоянии) и частоты ν {displaystyle u } , и последующего расчёта в соответствии с равенством c {displaystyle c} = λ ν {displaystyle lambda u } .

Измерительная линия включается в тракт последовательно и должна вносить минимальное затухание и рассогласование.

Основные нормируемые характеристики

  • Диапазон частот
  • Собственный коэффициент стоячей волны
  • Сечение коаксиального тракта или волновода
  • Неравномерность связи зонда