вода. Положение плоскости короткого замыкания здесь рассчитывается по формуле [82]

где Ло, Ad -длины волн в незаполненном и заполненном участках волновода .

I втыкающий плунжер

Плоскость короткого замыканий

Рис. 4.36. Определение параметров соединения двух волноводов по методу Вайсфлоха

Схема измерений рис. 4.36 имеет ограничения, связанные с тем, что отрезок, в котором перемещается короткозамыкатель, не должен быть запредельным, т. е. необходимо соблюдать условие а>0,ЪХ. При а<0,5Я, участок волновода / является запредельным и измерения теряют смысл. В этом случае подключение к выходу волновода отрезка короткозамкнутого волновода шириной более 0,Ъ'К не приводит к желаемым результатам, так как закон трансформации от места соединения двух волноводов с различными поперечными сечениями, один из которых заполнен диэлектриком, как правило, неизвестен. В результате может сильно исказиться истинная картина распределения узлов стоячей волны в подводящем волноводе. Эта же причина может явиться источником дополнительной погрешности в определении входного сопротивления.

Метод определения комплексной проводимости по измерению КСВ и положению узла стоячей волны. От недостатков и ограничений метода смещения узла свободен метод непосредственного измерения входного сопротивления частично заполненного волновода, нагруженного на согласованную нагрузку. Возможный вариант конструктивного выполнения такой нагрузки показан на рис. 4.37. В связи с определенными трудностями прямой оценки качества таких нагрузок приходится проводить дополнительные

эксперименты. Так, геометрия нагрузок типа на рис. 4.37 может считаться подобранной правильно, если дальнейшее увеличение длины скоса на ди-

Рис. 4.37. Один из вариантов согласованной нагрузки:

/- диэлектрик; 2- поглощающий материал 116

электрике не приводит к изменению модуля и фазы коэффициента отражения от места соединения двух волноводов. Опыт показывает, что это достигается при длине скосов порядка 3-5 длин волн в частично заполненном волноводе.

Модифицированный метод смещения узла. Данный метод по своей сущности близок к методу Вайсфлоха. Отличие состоит в том, что смещение узла стоячей волны относительно выбранной плоскости отсчета производится не механическим перемещением короткозамыкателя, а электрически - за счет изменения частоты СВЧ генератора. По измеренной зависимости смещения узла Л/ от частоты можно рассчитать активную G и реактивную В составляющие комплексной проводимости [66].

Б качестве примера на рис. 4.38а приведена измеренная зависимость М от частоты при соединении незаполненного волновода

Я2 3,0 10 f.rru.

Рис. 4.38. Определение комплексной проводимости соединения:

а-модифицированным методом Вайсфлоха; б-резонансным методом

сечением 23X10 мм с волноводом сечением 13X10 мм2, в центре которого расположена диэлектрическая пластина размером 5X10X60 мм* из материала с проницаемостью е=12. Там же приведены пересчитанные зависимости коэффициента бегущей вол-, ны (КБВ), G и В данного соединения.

Резонансный метод. В этом случае информацию о комплексной проводимости получают из экспериментальной частотной зависимости результирующего КСВ, создаваемого двумя одинаковыми неоднородностями. Такая зависимость из-за интерференции отраженных от неоднородностей волн носит квазипериодический характер. На частотах, соответствующих минимумам КСВ, определяют фазовый угол коэффициента отражения и затем комплексную проводимость [66].

в качестве примера на рис. 4.386 приведена зависимость КСВ от частоты при соединении незаполненного волновода сечением 23X10 мм с волноводом сечением 23X5 мм, в центре которого расположена диэлектрическая пластина сечением 10X5 мм из материала с проницаемостью е = 2. Длина волноводной секции с диэлектриком равна /=120 мм. Там же приведены соответствующие значения активной G и реактивной В проводимостей этого соединения.

Рассмотренные методы измерений можно распространить и на определение параметров ступенчатых диэлектрических трансформаторов. Так, с помощью модифицированного метода смещения узла был измерен КСВ на входе четвертьволнового диэлектрического трансформатора (рис. 4.31). Параметры волноводно-диэлектрической структуры принимали следующие значения: ei = 2, 82 = = 16, 60=10, S] = 9,2 мм, S2 = 3,5 мм, So=l,6 мм, L = 5 мм, сечение волновода 23X10 мм. В диэлектрической пластине (ei = 2) имелся продольный паз для перемещения измерительного зонда. Неподвижный короткозамыкатель располагался со стороны диэлектрической пластины с проницаемостью ег- Измеренный с помощью модифицированного метода смещения узла КСВ составил менее 1,22 в полосе частот 9%. Это удовлетворительно совпадает с расчетными данными.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ~

Исходные данные вводятся с помощью операторов 10 н 12. Они записываются на двух перфокартах по форматам 1 и 2 соответственно. Для контроля правильности ввода эта информация сразу же выводится на АЦПУ с помощью операторов печати 11 и 13. Смысл обозначений, использованных для записи исходных данных, приведен в табл. П1.1 и П1.2.

Таблица П1.2

Исходные данные (перфокарта 12)

Обозначение переменной

А0 Q

ALI ALD ALO ЕА1

Фактический смысл переменной

Численное значение в контрольном примере

Вещественная часть относительной диэлектрической проницаемости слоя шириной и

Мнимая часть относительной диэлектрической проницаемости слоя шириной /2

Начальное значение параметра А/Х Отношение размеров прямоугольных волноводов А/а

Начальное значение параметра h/a Начальное значение параметра к/а Начальное значение параметра 1з/а Вещественная часть относительной диэлектрической проницаемости слоев li и

Мнимая часть относительной диэлек-трической проницаемости слоев h и h

3,8000

0,0001 0,5400

2,0000 0,4500 0,1000 0,4500

1,0000 0,0000

ПРОГРАММА РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ МАТРИЦЫ РАССЕЯНИЯ ПЛОСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ

В настоящей программе реализован алгоритм вычисления на ЭB\ ЕС-1022 элементов матрицы рассеяния плоского диэлектрического слоя в прямоугольном волноводе. Программа состоит из одного модуля. С помощью оператора 01 ряд переменных объявляется комплексным. Размерности переменных задаются оператором 02. Одномерный массив АА(200) используется для формирования значений А/Х, одномерный массив DD(7) формирует строку значений /2/а, двумерные массивы RR(200,7) и ТТ(200,7) используются для накопления значений IS21I и последующего вывода нх в виде таблицы.

Таблица П1.1

?-l°ff вычисления 5и| и 52i реализована с помощью операторов 25-67. Результаты расчета представляют собой таблицу, которая печатается на АЦПУ с помощью операторов 76 и 78 по форматам 5 и 10 соответственно. Расположение выходной информации по строкам и столбцам дано в табл. П1.3.

Таблица П1.3

Выходные данные

В табл. П1.4 приведены результаты выдачи на АЦПУ данных, соответствующих контрольному примеру из табл. П1.1 и П1.2.

№ г4 9> ] ш ю (si о о. о кл о м г- о- гч о о - кл кл

ооовоооооас

л .♦ ..# ооооооооос

аг 3-

а. -i-4 *- *4- (ч (ч

ш

t= ооооооооооо

x ш

%i л > >Г><С- <ч1ог>(чч>0к ><С~1л

- о ооооооооооооао

от > о в в Р - г . 4) \i fncmo >0(st k>

* **>>...>> .> оо ооооооооооооооооо

oo2o0 - o>ok)rti >r№rmfsiir\r irt(g

*4<ч^ оооооооооооооооо

00 .tf\o.ino>orw<0(ok\<si №0>.inin

ft*.................

оо оооооооооо.оооооооо ш

о^о^ 00>0>0>0> 0>0>0>0>0>00-0>0>0> 0>

оо ов00000001эооооо,осэо

оо еооооаооооооооооо

сзо. ооооооооосзоооооо

>>*>. ..1,.... в л о о о.в о оооооооооо