CC BY
10
В. П. ЛЯННОЙ1 В. М. ГЛУШЕНКО
ФА30В1 МОДУЛЯТОРИ ДЛЯ СХЕМ ФАЗОВИХ ВИМ1РЮВАНБ НА НВЧ
Для шдвшцення точности ¡ндикацп екстремальних значень сто-ячо'1 хвшн у вилирювальнш лш11 в одному з и плеч можна викорис-тати фазову модуляцпо. 1ндикацдя м1н!муму (або максимуму) зд1й-снюеться в дьому випадку за формою напруги, що спостер1гаеться на екран1 осцилографа. Цей метод е розвитком методу вим1рювання КСХ, описаного в [1]. Фазова модуляц,1я повинна здшснюватися
з малим р1внем паразитно1 ампл1тудно1 модуляц1'1, без змш дев1а-Щ1 фази \ початковоТ фази НВЧ хвил! на виход! модулятора, а фа-зовий модулятор повинен добре узгоджуватись з ¡ншими вузлами вим!рювально1 схеми. Експериментальн1 дослщження показали, що невиконання цих вимог приводить до неточноТ установки зонда вим1рювально1 л1нГ1 1 до появи додаткових похибок.
Розглянемо результати Дослщження фазового модулятора на прямокутному хвилевод1 з цилшдричним феритовим стержнем, що
пщмагшчувався поздовжшм магштним полем. Статична модуля-цшна характеристика модулятора наведена на рис. 1. Там же показана залежшсть КСХ в лшп, в яку включено модулятор, вщ дов-жини модульованоТ хвши.
Як видно з графжа узгодження феритового фазового модулятора в д1апазош хвиль при р1зних струмах шдмагшчування (рис. 2), при-сутшсть феритового стержня обумовлюе великий КСХ у вим1рю-вальному тракть Р1зка змша КСХ спостершаеться при тих же вели-
Рис. 2. Залежшсть КСХ феритового модулятора В1Д довжини модульовано 1 хвилк
-без шдмапйчування;----1 шдмапйчування = 100 ма\ —.—.— 1 шдмапйчування = 50 ма.
чинах шдмагшчуючого струму, При яких вщбуваеться pi3Ka змша фази на виход! фазового модулятора, тобто в робочш облает!. Це приводить до появи небажано'1' паразитно! амплггудноТ модуляцп.
Внаслщок пстерезисних явищ у ферит1 (рис. 1) закон змши фази не вщповщае закону змши шдмагшчуючого струму.
До недолив феритового фазового модулятора слщ вщнести та-кож i нестаб^ьшсть його фазових характеристик у 4aci. На рис. 3 показано графш змши початково! фази НВЧ хвил1 на виход1 фазового модулятора при повторних вмиканнях керуючого магшт-нош поля. Кожне наступне вмикання робилось через 5 хв nie л я вимикання. Bei iHuii вузли схеми не регулювались. Величина шдмагшчуючого струму залишалась при цьому незмшною.
Внаслщок залежносп Дер0 = f (t) результата фазових вимь рювань не повторюються. Похибки цього виду ¡люструють фазов1 характеристики атенюатора ГА-Э346, знят1 в cxeMi з феритовим фазовим модулятором у р1зний час за сталих умов (рис. 3).
■ Результата дослщжень сегнетоелектричних фазових модулятор ¡в показали, що вони не дають чисто фазову модулящю [2]. Остання супроводжуеться в них глибокою паразитного амшитудною
модулящею, осшльки затухания сегнетоелектричних вставок дуже залежить вщ величини керуючо1 напруги. Узгодження сегнетоелектричних пробок у широюй смуз! частот здшснити важко.
Була експериментально перев1рена можливють застосування у вим1рювальних схемах модулятор 1в, д1я яких основана на змии
/
20 Щ 60 ы
Рис. 3. Змша початково! фази на ви-ход1 феритового модулятора в час! (/) в пор1внянш з фазовими характеристиками стандартного атенюатора (II), знятими в р1зний час.
Рис. 4. Змша фази на виход1 хви-лев1дно! дшянки при обертанш в. ньому навколо ос! хвилеводу поль стиролово! пластини.
фазовоТ стало? хвилевщноТ д1лянки при внесенш в не! д1електрика з величиною д1електрично! проникносп, що в1др1зняеться вщ дь
електричног проникносп повггря. Д1електрик вносився або через щь
' .2
К
|Ч
J
'«Ч
Рис. 5. Змша фази на виход1 хви-лешдно? дшянки при обертанш в ньому пскгпстироловоТ пластини навколо оа, перпендикулярно! до широко! стшки хвилеводу.
Рис. 6. ЕНбрацшний фазовий модулятор:
1 — хвилев!дна д!лянка; 2 — пластина; 3 — пружина; 4— нерухомий упор; 5 — рухомий упор; 6 — електромагн1т.
лину, прор1зану вздовж широко! стшки хвилеводу з хвилею типу Я10, або змшою ор^ентацц пластини вщносно електричного поля хвиль
Модулятор з пластиною з пол {стиролу, що обертаеться навколо ос1 хвилеводу, прадюе задов1льно, якщо не потребна висока ста-б1льшсть модулюючо'1 частота.
Ьм
А—
Рис. 7. Залежшсть зсуву фази, що вноситься д;електричною пробкою, вщ i"i положения в хвилевод1 з стоячою хвилею.
На рис. 4.зображено залежшсть зсуву фази НВЧ хвшп на вихо-fli хвилев1дно! д1лянки в залежноеп вщ кута повороту полютиро-ловоТ пластини, вм1щено1 всередиш хвилеводу,
У реальному модулятор! такого типу пластина обертаеться стру-менем повггря [1]. Недолш такого модулятора —пор^вняно низька стабшьнють i частота модуля цц (15—20 гц), р1вень КСХ в л ¡ни з таким модулятором змшюеться в межах 1,2—1,4.
Для гпдвищення модулюючо\" частоти та и стаб1льносп було виготовлено модулятор, в якому полктиролова пластина розмфами 1,5 х 7 х 16 мм оберталась, як показано на рис. 5. Проте та-кий модулятор не дозволяе до-битися великих дев1ацш фази, осюльки розм1ри пластини об-межеш розм1рами поперечного nepepi3y хвилеводу. Р1вень па-разитно! ампл1тудн01 модуляцп тут трохи вищий пор^вняно з попередшм. Слщ зауважити, що для окремих зразк1в cnocrepira-лось повне вщбивання хвил1 вщ пластини при певнш opieH-тацп пластини всередиш хвилеводу. .
Найкращ1 результата показав фазовий модулятор, в якому фа-зова поспйна хвилевщно! д1лянки змшюеться Д1електричною пластиною, що вноситься через гщлину, прор1зану вздовж oci широкоТ ст1нки прямОкутного хвилеводу з хвилею типу Hi0. Конструкщя модулятора схематично зображена на рис. 6. Положения пластини 2 змшюеться коливним рухом пружини 3. Останню приводить в рух електромагшт 6, через котушки якого пропускаемся струм модулю-ючо1 частоти. •
Фазовий модулятор повинен працювати в б1жучШ хвил1, оскшь-ки при наявносп стоячих хвиль величина початковоТ фази зале-жить вщ положения пластини модулятора вщносно максимум!» поля стоячоТ хвшп. У npoueci вим1рювань картина поля стоя-401 хвил1 рухаеться вщносно пластини, а це може привести да значних похибок вим1рювань. На рис. 7 наведена залежшсть зсуву фази, який вноситься д1електричною пластиною при перемщенш i"i вздовж oci хвилеводу з стоячою хвилею. Ця залежшсть повшстю узгоджуеться з наведеними вище м1ркуваннями. Можливосп i переваги фазового модулятора в1бращйного типу в пор1внянш з роз-глянутими ранше модуляторами можна сформулювати таким чином:
1. Повна вщсутнють паразитно1 ампл!тудноТ модуляцп в ши-рокш смуз1 НВЧ частот, осыльки величина КСХ не перевищуе 1,1 при повному зануренш пластини в хвилевщ.
2. Можливкть одержання великих дев1ац1й фази. Наприклад, при p03Mipax пол1стиролово1 пластини 130 X 8 х 2 мм були одержан! дев1ацп фази порядку ±300°.
3. Можливють перестройки частоти мехашчного резонансу (в да-ному випадку перестройку можна було здшснювати в межах ±10 гц вщносно середньоТ частоти 50 гц).
При зменшенш дев1ащ1 фази, тобто при зменшенш po3MipiB полютиролово1 пластини, меж1 перестройки значно зб1льшуються.
4. Можливють регулювання величини дев1ацп фази зм1ною ам-пл1тудн модулюючого струму. Внасл1док bhcokoi добротност1 ме-хан1чно1 коливно1 системи (coTHi одинидь) величина модулюючого струму виявляеться малою, що дозволяе здшснювати модулящю вщ звичайного звукового генератора.
Л1ТЕРАТУРА
1. К а с а т'к и н Л. В., П о з е н Н. Л., Автоматическая линия для измерения коэффициента отражения в диапазоне сантиметровых волн, Известия вузов СССР — Радиотехника, 1961, 4, 3, 354.
2. Поплавко Ю. М., Сегнетоэлектрик с управляемой диэлектрической проницаемостью в волноводе, Радиотехника, 1963, т. 18, № 10.
V. P. LYANNOY, V. N. GLUSHENKO
PHASE MODULATORS FOR MICROWAVE PHASE MEASUREMENTS
Summary
The results of experimental investigation and some construction of phase modulators for phase measurements are given. The construction which permitts to realise phase modulation with phase deviation of about ±300°, sine law of phase change and low level of undesired amplitude modulation is proposed.
