Приложение Г (обязательное). Измерение собственной добротности резонатора

Приложение Г
(обязательное)

Измерение собственной добротности резонатора

Г.1 Принцип измерения

При измерениях тангенса угла диэлектрических потерь tg резонансными методами необходимы значения собственной добротности измерительного резонатора проходного типа.

Процедура измерения собственной добротности резонатора без образца и с образцом одинакова. Она сводится к измерению нагруженной добротности , и измерению ослабления , , вносимого резонатором без образца и с образцом в измерительный СВЧ-тракт на резонансной частоте , . В методе металлодиэлектрического резонатора измеряют только собственную добротность резонатора с образцом и необходимые для этого величины , .

Для выполнения требований по неопределенности результатов измерений необходима слабая связь резонатора с СВЧ-трактом, соответствующая вносимому ослаблению резонатора , 30 дБ.

При измерениях необходимо исключить влияние характеристики детектора СВЧ, не являющейся в общем случае ни квадратичной, ни линейной. Это достигается при использовании измерительного аттенюатора и работе в одной точке характеристики детектора СВЧ (при одной и той же падающей на детектор мощности СВЧ).

Измерения , выполняют на измерительной установке (рисунок 1) методом замещения резонатора опорным отрезком волновода или полужесткого коаксиального кабеля того же типа, что и входная и выходная линии резонатора. Длина опорного отрезка равна сумме длин входной линии резонатора и выходной [рисунок Г.1а), б)]. Опорный отрезок линии необходим для учета и исключения ослабления в подводящих линиях резонатора.

Г.2 Измерение нагруженной добротности резонатора

Измерения выполняют на установках (рисунок 1) следующим образом:

- на измерительном аттенюаторе устанавливают ослабление = 3,0 дБ, настраивают резонатор (генератор СВЧ) в резонанс по максимуму показаний вольтметра и фиксируют показания частотомера с неопределенностью не более 10 кГц и показания вольтметра (не менее трех значащих цифр) (рисунок Г.2, резонансная кривая 1);

- уменьшают ослабление измерительного аттенюатора до 0,0 дБ, напряжение детектора СВЧ на резонансной частоте возрастает при этом до значения (рисунок Г.2, резонансная кривая 2);

- изменяют частоту генератора СВЧ последовательно в меньшую () и большую () стороны от частоты до восстановления показаний вольтметра (рисунок Г.2, резонансная кривая 2);

- фиксируют с неопределенностью не более 1 кГц показания частотомера и , при которых восстанавливается выходное напряжение детектора СВЧ ,

- рассчитывают нагруженную добротность по формуле

.

(Г.1)

Г.3 Измерение вносимого резонатором ослабления и расчет собственной добротности

Измерение вносимого резонатором ослабления и расчет собственной добротности выполняют следующим образом:

- устанавливают ослабление измерительного аттенюатора = 3,0 дБ и настраивают резонатор (генератор СВЧ) в резонанс по максимуму показаний вольтметра ;

- увеличивают затухание измерительного аттенюатора на 30 - 35 дБ, исключают резонатор из СВЧ-тракта измерительной установки (рисунок 1) и вместо него включают опорный отрезок линии [рисунок Г.1а), б)];

- устанавливают ослабление измерительного аттенюатора такое, чтобы восстановилось выходное напряжение детектора СВЧ ;

- вносимое резонатором ослабление определяют по формуле и рассчитывают собственную добротность резонатора по формуле

(Г.2)

и рассчитывают собственную добротность резонатора по формуле

.

(Г.3)

Измерение собственной добротности резонатора с образцом проводят аналогично измерению .

При использовании цифровых измерителей модуля коэффициента передачи и отражения с синтезатором СВЧ (автоматических цифровых анализаторов СВЧ-цепей) измерение вносимого резонатором ослабления проводят по общим правилам измерения ослабления четырехполюсников в соответствии с документацией на прибор.

Допустимы другие способы определения собственной добротности резонатора без образца и с образцом, обеспечивающие стандартную неопределенность результата измерения, оцениваемую по типу В, не более 5%.

"Рисунок Г.1 - Пояснение к измерению вносимого резонатором ослабления"

"Рисунок Г.2 - График к измерению нагруженной добротности резонатора"