Materiał na prawach rękopisu.
Do użytku wewnętrznego.
TEORIA I TECHNIKA MIKROFALOWA
Ćwiczenie laboratoryjne
Badanie elementów ferrytowych
Opracował:
dr
inż. Czesław Rećko
dr inż. Grzegorz Sędziak
Warszawa 2008
Materiał na prawach rękopisu.
Do użytku wewnętrznego.
TEORIA I TECHNIKA MIKROFALOWA
Ćwiczenie laboratoryjne
Badanie elementów ferrytowych
Opracował:
dr
inż. Czesław Rećko
dr inż. Grzegorz Sędziak
Warszawa 2008
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Ćwiczenie laboratoryjne
Temat:
Badanie elementów ferrytowych
Cel ćwiczenia:
- zapoznać się z zasadą działania oraz parametrami podstawowych rodzajów izolato-
rów ferrytowych,
- poznać metody pomiaru tłumienia.
Zagadnienia do przygotowania przed zajęciami:
- własności ferrytów oraz zjawiska w nich występujące,
- budowę i zasadę działania mikrofalowych przyrządów ferrytowych,
- pomiar
tłumienia w oparciu o metodę podstawienia mikrofalowego tłumika wzorco-
wego.
Zadania do wykonania w trakcie ćwiczeń (szczegółowy zakres, kolejność i warunki określa
prowadzący zajęcia w podgrupie):
- pomiar charakterystyk transmisyjnych (tłumienia w kierunku przepustowym
i zaporowym) izolatora ferrytowego z efektem rotacji Faraday’a,
- pomiar charakterystyk transmisyjnych (tłumienia w kierunku przepustowym
i zaporowym) izolatora ferrytowego opartego na zjawisku przemieszczenia pola,
- pomiar charakterystyk transmisyjnych (tłumienia w kierunku przepustowym
i zaporowym) cyrkulatora ferrytowego,
- otrzymane charakterystyki przepisać do protokółu „ręcznie” w postaci tabelarycznej,
- na podstawie otrzymanych danych liczbowych przedstawić w sprawozdaniu odpo-
wiednie wykresy we współrzędnych prostokątnych,
- sformułować wnioski merytoryczne dotyczące przeprowadzonych pomiarów.
Literatura:
- skrypty i podręczniki zalecone do wykładów.
2
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Ferryty
Ferryty są to materiały powstałe przez zmieszanie tlenku żelaza Fe
2
0
3
z tlenkami metali dwu-
wartościowych, jak cynk, nikiel, mangan, magnez lub trójwartościowych jak samar, europ, gal,
itr.
Pod względem struktury krystalicznej ferryty charakteryzują się tym, że jony magnetyczne
rozmieszczone są w dwóch wzajemnie się przenikających sieciach krystalicznych. Momenty
magnetyczne jonów obydwu sieci maja różne wartości oraz jednakowe kierunki i przeciwne
zwroty.
Materiały ferrytowe posiadają następujące własności istotne z punktu widzenia zastosowania
w zakresie częstotliwości mikrofalowych:
− przenikalność magnetyczna ferrytów zależy od kierunku działania zewnętrznego zmien-
nego pola magnetycznego, dzięki czemu na bazię materiałów ferrytowych można kon-
struować wielowrotniki nieodwracalne,
− materiały ferrytowe charakteryzują się dużą rezystywnością (10-10
5
Ωm), dzięki czemu
pole elektromagnetyczne przenika całą objętość wkładek ferrytowych,
− przenikalność elektryczna ε
r
ferrytów zawiera się w przedziale 10-20,
− przenikalność magnetyczna ferrytów jest funkcją częstotliwości i w pewnym zakresie
częstotliwości może przyjmować wartości ujemne,
− tangens kata stratności dielektrycznej rośnie monotonicznie wraz ze wzrostem częstotli-
wości,
− zależność kąta stratności magnetycznej od częstotliwości ma charakter rezonansowy.
W materiałach ferrytowych można zaobserwować kilka zjawisk, w oparciu o które konstruuje
się mikrofalowe przyrządy ferrytowe. Te zjawiska to rezonans ferromagnetyczny oraz efekt
rotacji Faradaya.
Rezonans ferromagnetyczny
Każda swobodna cząstka materii wykazująca ferromagnetyzm, posiada magnetyczny moment
spinowy Mm oraz mechaniczny moment pędu Mo. Pod wpływem zewnętrznego pola magne-
tycznego Ho, wektor Mm ustawi się ruchem precesyjnym w kierunku wektora Ho.
Częstotliwość precesji, odpowiadająca okresowi obiegu końca wektora Mm, zależy od Mm,
Mo, Ho oraz strat w materiale ferrytowym. W przypadku cząstek swobodnych częstotliwość
precesji można wyznaczyć z wyrażenia:
fp[Hz]=35
⋅10
3
Ho[A/m]
(1)
3
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
X
y
z
Mo
Mm
H
~
H
o
α
Rys.1. Reakcja wektora Mm na zewnętrzne pole magnetyczne
Jeżeli prostopadle do Ho przyłożyć spolaryzowane kołowo zmienne pole magnetyczne H
~
o częstotliwości fp i kierunku wirowania zgodnym z kierunkiem obrotu wektora Mm, to wek-
tor Mm będzie się obracał po powierzchni stożka o stałym kącie
α i wystąpi zjawisko rezonan-
su ferromagnetycznego, wskutek czego nastąpi silna absorbcja energii pola elektromagnetycz-
nego. W przypadku zmiany kierunku wirowania zmiennego pola magnetycznego lub zmia-
ny kierunku pola stałego, efekt rezonansu nie wystąpi.
Efekt rotacji Faradaya.
Jeżeli do nieograniczonego ośrodka ferrytowego, poddanego działaniu stałego pola magnetyczne-
go Ho, skierowanego wzdłuż osi z, wprowadzona została płaska fala elektromagnetyczna spola-
ryzowana liniowo wzdłuż osi y i biegnąca w kierunku osi z.
X
y
z
Eo
E
o
2
E
o
2
E
l
l
θ
Rys.2. Rozchodzenie się fali płaskiej w ośrodku ferrytowym
Falę o polaryzacji liniowej można przedstawić jako superpozycję dwóch kołowo spolaryzowa-
nych fal o przeciwnych kierunkach wirowania, propagujących się wzdłuż osi z. Ponieważ przeni-
4
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
kalność magnetyczna ośrodka ferrytowego jest uzależniona m.in. od kierunku wirowania wekto-
rów fali, to obie składowe fali będą miały różne stałe propagacji:
+
+
+
+
+
=
=
β
α
εµ
ω
γ
j
j
1
0
(2)
_
_
_
1
_
0
β
α
εµ
ω
γ
j
j
+
=
=
(3)
W płaszczyźnie z = 0 natężenie pola elektrycznego liniowo spolaryzowanej fali opisuje następu-
jąca zależność:
2
)
(
2
)
(
o
y
x
o
y
x
o
E
je
e
E
je
e
E
+
+
−
=
(4)
Ten sam wektor w płaszczyźnie z = l będzie miał następującą postać:
l
o
y
x
l
o
y
x
o
e
E
je
e
e
E
je
e
E
γ
γ
−
−
+
+
−
=
2
)
(
2
)
(
(5)
Powyższe wyrażenie dla linii bezstratnej można przekształcić do następującej postaci:
]
2
1
)
sin(
2
1
)
cos(
[
2
1
)
(
−
+
−
+
+
−
+
−
+
=
−
+
β
β
β
β
β
β
y
x
j
o
l
e
e
e
E
E
(6)
Zależność 6 opisuje spolaryzowaną liniowo falę, której płaszczyzna polaryzacji została skrę-
cona w stosunku do osi x o kąt:
2
1
)
(
−
+
+
−
=
β
β
Θ
(7)
Opisane powyżej zjawisko nosi nazwę efektu rotacji Faradaya .
Zjawisko rotacji Faradaya można również wyjaśnić różnymi prędkościami fazowymi spolary-
zowanych kołowo fal o przeciwnych kierunkach wirowania:
+
+
=
εµ
1
f
v
+
+
=
εµ
1
f
v
(8)
Składowa fali, która posiada większą prędkość fazową, na drodze o długości l obróci się o kąt
większy niż składowa o przeciwnym kierunku wirowania. Dzięki temu płaszczyzna polaryza-
cji fali wypadkowej ulegnie skręceniu w kierunku wirowania składowej o mniejszej prędkości
5
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
fazowej. Z wyrażeń 8 wynika, że kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji na jednostkę długości
zależy również od przenikalności elektrycznej ośrodka ferrytowego.
Poniżej zostaną omówione wybrane mikrofalowe przyrządy ferrytowe.
Izolator działający na zasadzie rotacji Faraday’a.
Izolator ferrytowy to nieodwracalny dwuwrotnik, którego tłumienie zależy od kierunku prze-
pływu fali. Na rys.3 przedstawiono izolator ferrytowy działający na zasadzie rotacji Faraday’a.
Omawiany izolator składa się z odcinka falowodu cylindrycznego zawierającego pręt ferrytowy
ścięty stożkowo po obu końcach. Falowód cylindryczny przechodzi z obu stron w falowody
prostokątne, skręcone względem siebie o kąt 45 stopni. W obu odcinkach falowodu prosto-
kątnego są umieszczone płytki pokryte materiałem stratnym, których płaszczyzny są prostopa-
dle do kierunku pola elektrycznego w falowodach prostokątnych z rodzajem podstawowym.
Dzięki takiemu zorientowaniu płytek absorpcyjnych, będą tłumione fale, których płaszczy-
zna polaryzacji będzie skręcona o 90° w stosunku do fali o normalnej polaryzacji.
Rys.3. Izolator z efektem rotacji Faraday’a i jego charakterystyka
W falowodzie cylindrycznym zostaje wytworzony rodzaj pola H
11
, przy czym długość
wkładki ferrytowej oraz wartość stałego pola magnetycznego są tak dobrane, aby przy
przejściu fali od wrót lewych do prawych płaszczyzna polaryzacji została dla danej częstotli-
wości sygnału skręcona w lewo o kąt 45°, co pozwala rozchodzić się fali elektromagne-
tycznej bez przeszkód. Ten kierunek przepływu fali nosi nazwę kierunku przepustowego.
Płaszczyzna polaryzacji fali propagującej się w przeciwnym kierunku (kierunek zaporowy),
zostanie skręcona o dalsze 45° i w związku z tym do wrót wejściowych dochodzi fala, której
wektor natężenia pola elektrycznego jest względem falowodu prostokątnego zorientowany
w sposób uniemożliwiający propagację fali. Fala ta zostaje odbita.
6
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Zadaniem umieszczonych z obu stron pręta ferrytowego płytek absorpcyjnych jest wytłumie-
nie fali odbitej oraz uniemożliwienie pobudzenia niepożądanych rodzajów fal elektromagne-
tycznych.
Parametry przeciętnych izolatorów z efektem rotacji Faradaya mają następujące wartości:
tłumienie przepustowe : < l dB,
tłumienie zaporowe : 20 -30 dB ,
szerokość pasma : 30% .
Izolator działający na zasadzie rezonansu ferromagnetycznego.
W izolatorze tym wykorzystane jest zjawisko gwałtownego wzrostu absorbcji wkładki ferry-
towej przy częstotliwości rezonansowej. Absorbcja wystąpi tylko w przypadku zgodności kie-
runków wirowania końca wektora momentu magnetycznego i zmiennego pola magnetycznego
t.j. przy dodatniej polaryzacji kołowej pola elektromagnetycznego. Kierunek przepływu fali,
przy którym występuje dodatnia polaryzacja kołowa, jest kierunkiem zaporowym, natomiast
kierunek przeciwny jest kierunkiem przepustowym.
Opisane powyżej efekty można uzyskać w układzie przedstawionym na rys.4.
Rys.4. Przykład izolatora wykorzystującego rezonans ferromagnetyczny oraz przykładowe
charakterystyki w kierunku zaporowym i przepustowym.
W falowodzie prostokątnym z rodzajem pola H
10
została umieszczona płaska płytka ferrytowa
w taki sposób, że w jej obszarze zmienne pole magnetyczne ma dodatnią polaryzację kołową.
Warunek ten jest spełniony w tym obszarze falowodu, w którym moduły składowej wzdłuż-
nej i poprzecznej wektora H są sobie równe:
H
x
=H
z
(9)
7
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Powyższy warunek będzie spełniony, gdy płytka ferrytowa zostanie umieszczona w odległości
a/4 od węższej ścianki falowodu (a - szerokość ścianki szerszej).
Izolator z przemieszczeniem pola.
Izolator ten to odcinek falowodu prostokątnego z podstawowym rodzajem pola, w którym
w pobliżu jednej ze ścianek bocznych jest umieszczona płytka ferrytowa, z naniesioną war-
stwą substancji pochłaniającej energię pola elektromagnetycznego.
W takim falowodzie przenikalność magnetyczna płytki ferrytowej będzie zależała od kierun-
ku przepływu fali elektromagnetycznej. Dla kierunku przepływu pola, któremu odpowiada
duża wartość
µ, rozkład natężenia pola elektrycznego w płaszczyźnie poprzecznej falowodu
będzie miał kształt pokazany na rys.5 (kolor czarny). Przy przeciwnym kierunku przepływu
fali (mała wartość
µ) rozkład natężenia pola elektrycznego będzie miał kształt jak na rys.5.
(kolor czerwony).
Rys.5. Izolator z przemieszczeniem pola
W pierwszym przypadku, w miejscu gdzie umieszczona jest warstwa absorpcyjna występuje
minimum natężenia pola elektrycznego, wskutek czego tłumienie przepływającej fali będzie
małe (kierunek przepustowy). Przy przeciwnym kierunku przepływu fali warstwa absorpcyjna
znajdzie się w maksimum natężenia pola elektrycznego, wskutek czego tłumienie fali będzie
duże (kierunek zaporowy).
Parametry przeciętnych izolatorów z przemieszczeniem pola mają następujące wartości:
tłumienie przepustowe: < l dB ,
tłumienie zaporowe: 20 dB ,
szerokość pasma : <~15%
8
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Cyrkulatory ferrytowe
Cyrkulator to wielowrotnik, w którym energia krąży między poszczególnymi wrotami
w określonym porządku. Np. w cyrkulatorze przedstawionym na rys.6.6. energia doprowa-
dzona do wrót 1 może opuścić układ tylko przez wrota 2, natomiast energia doprowadzona do
wrót 2 może opuścić układ przez wrota 3 itd.
Rys.6. Cyrkulator trójramienny
Opisane własności cyrkulatora uzyskuje się przez zastosowanie wkładki ferrytowej, na którą
działa zewnętrzne stałe pole magnetyczne. Zmiana kierunku pola magnetycznego pociąga za
sobą zmianę kierunku cyrkulacji. W praktyce stosuje się cyrkulatory trójramienne
i czteroramienne.
Na rys.6 przedstawiono konstrukcję falowodowego cyrkulatora trójramiennego. Układ ten jest
zrealizowany na bazie symetrycznego rozgałęzienia falowodu prostokątnego, w którego części
środkowej umieszczona jest wkładka ferrytowa podmagnesowana poprzecznie. Ferryt dzięki
swoim własnościom powoduje taką zmianę rozkładu pola w rozgałęzieniu, że pole doprowa-
dzone do jednego z ramion, pobudza falę tylko w jednym z dwóch pozostałych ramion.
Opis stanowiska pomiarowego
Przedmiotem ćwiczenia jest pomiar tłumienia w kierunku przepustowym i zaporowym izola-
torów oraz cyrkulatorów ferrytowych w funkcji częstotliwości. Do pomiaru tłumienia zosta-
nie wykorzystana metoda z szeregowo włączonym mikrofalowym tłumikiem wzorcowym.
Metodę tę opisano w rozdziale 5 materiałów pomocniczych zatytułowanych Technika Mikro-
9
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
falowa. Wybrane zagadnienia pomiaru parametrów sygnałów i układów mikrofalowych. Cz.
1. W dalszej części niniejszej instrukcji dokument ten będzie nazywany Materiały TM.
W Materiałach TM znajdują się również istotne informacje o głównych podzespołach
i przyrządach wykorzystywanych w ćwiczeniu. Jako wskaźnik mocy będzie wykorzystywany
układ składający się z detektora mikrofalowego i miernika WFS wykorzystywanego jako mi-
liwoltomierz (Materiały TM – rozdział 1 i dodatek D1).
Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiono na rysunku 7, a na rysunku 8 zamieszczono
widok stanowiska laboratoryjnego.
Generator
mikrofalowy
Element
izolujący
Regulowany
tłumik
wzorcowy
Det.
wrota
pomiarowe
Badany
układ
Rys.7. Schemat stanowiska do pomiaru charakterystyk transmisyjnych
elementów ferrytowych.
Rys. 8. Widok stanowiska laboratoryjnego Badanie elementów ferrytowych.
10
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Przebieg ćwiczenia
1. Przygotowanie stanowiska pomiarowego
Sprawdzić poprawność połączeń elementów stanowiska pomiarowego (Rys. 7 i 8). Spisać
przyrządy wykorzystywane w ćwiczeniu. Włączyć zasilanie przyrządów pomiarowych.
Ustawić, podaną przez nauczyciela prowadzącego, moc sygnału wyjściowego z generatora
mikrofalowego.
2. Wyznaczenie wartości tłumień odniesienia w funkcji częstotliwości - dla potrzeb pomiaru
tłumienia badanego elementu w kierunku przepustowym.
W celu wyznaczenia wartości tłumień odniesienia w funkcji częstotliwości A
Ref
(f) należy po-
łączyć bezpośrednio wrota pomiarowe (Rys. 7.). Na tłumiku wzorcowym, dla kolejnych czę-
stotliwości pasma pomiaru, ustawiać tłumienie o wartości A
Ref
(f) takiej, aby wskazania
wskaźnika mocy (detektor mikrofalowy z miliwoltomierzem) były zawsze równe P
W
(dokład-
ny opis metody zamieszczono w Materiałach TM rozdz. 5). Z uwagi na nieliniowość skali
regulatora tłumika wzorcowego zastosowanego w ćwiczeniu, pomiary tłumienia w kierunku
zaporowym i w kierunku przepustowym powinny być dokonywane dla różnych wartości po-
ziomów mocy P
W
. Dla badań w kierunku przepustowym wymagany poziom wskaźnika mocy
P
W
na wyjściu badanego układu oznaczono jako P
WP
, a dla badań w kierunku zaporowym
poziom ten oznaczono jako P
WZ
. Wartości P
WP
i P
WZ
są różne (P
WP
>P
WZ
). Dla usprawnienia
procesu pomiarowego wartości P
WP
i P
WZ
mogą być podane przez nauczyciela prowadzącego.
Tabela.1.
f
[GHz]
f
1
....
....
....
f
n
P
WP
=
Zakres miliwolto-
mierza=
A
RefP
(f)
[dB]
P
WZ
=
Zakres miliwolto-
mierza=
A
RefZ
(f)
[dB]
11
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Wartość P
WP
i P
WZ
może być podana w działkach lub jednostkach dowolnie wybranej skali
miliwoltomierza. Ponadto należy odnotować również jaki zakres pomiarowy miliwoltomierza
powinien być aktualnie włączony. Odpowiadające poziomom P
WP
i P
WZ
wartości tłumień od-
niesienia oznaczane odpowiednio jako A
RefP
(f) i A
RefZ
(f) należy zanotować w tabeli 1.
Pomiary izolatora z efektem rotacji Faraday’a
Między wrota pomiarowe należy włączyć badany izolator i dostroić generator do często-
tliwości podanej przez prowadzącego ćwiczenie. Na zasilaczu solenoidu magnesującego włą-
czyć kierunek prądu odpowiadający włączeniu przepustowemu izolatora. Ustawić prąd ma-
gnesujący równy 55 mA. W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie jak
w tabeli 1) i znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
P
(f), zapewniającą osią-
gnięcie wskazań wskaźnika mocy dla kierunku przepustowego P
WP
. Zmienić kierunek prą-
du magnesującego na przeciwny (odpowiadający kierunkowi zaporowemu izolatora).
W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie jak w tabeli 1) i znajdować wartość
tłumienia tłumika wzorcowego A
Z
(f), zapewniającą osiągnięcie wskazań wskaźnika mocy
dla kierunku zaporowego P
WZ
. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 2.
Tabela 2
f
[GHz]
f
1
....
....
....
f
n
A
P
[dB]
A
Z
[dB]
A
TP
[dB]
A
TZ
[dB]
Dostroić generator do częstotliwości f=8.2 GHz. Na zasilaczu solenoidu włączyć kierunek
prądu odpowiadający włączeniu przepustowemu i dla wartości prądu z zakresu 0-190 mA
znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
P
(f), zapewniającą osiągnięcie wskazań
wskaźnika mocy dla kierunku przepustowego P
WP
(pamiętać o włączeniu właściwego zakre-
su pomiarowego miliwoltomierza).
12
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Zmienić kierunek prądu magnesującego na przeciwny (odpowiadający kierunkowi zaporo-
wemu izolatora). Dla wartości prądu z zakresu 0-190 mA znajdować wartość tłumienia A
Z
(f),
zapewniającą osiągnięcie wskazań wskaźnika mocy dla kierunku zaporowego P
WZ
(pamiętać
o włączeniu właściwego zakresu pomiarowego miliwoltomierza). Wartość prądu magnesują-
cego zmieniać co 10 mA. Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 3.
Tabela 3
f=8.2 GHz.
I
[mA]
0 10 .... .... 190
A
P
[dB]
A
Z
[dB]
A
TP
[dB]
A
TZ
[dB]
Pomiary izolatora z przemieszczeniem pola
Między wrota pomiarowe włączyć w kierunku przepustowym izolator ferrytowy
z przemieszczeniem pola. W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie jak w tabeli
1) i znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
P
(f), zapewniającą osiągnięcie
wskazań wskaźnika mocy dla kierunku przepustowego P
WP
(pamiętać o włączeniu właści-
wego zakresu pomiarowego miliwoltomierza). Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 4.
Następnie zmienić kierunek włączenia izolatora na przeciwny (odpowiadający kierun-
kowi zaporowemu izolatora). W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie jak
w tabeli 1) i znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
Z
(f), zapewniającą osią-
gnięcie wskazań wskaźnika mocy dla kierunku zaporowego P
WZ
(pamiętać o włączeniu wła-
ściwego zakresu pomiarowego miliwoltomierza). Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 4.
13
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Tabela
4
f
[GHz]
f
1
....
....
....
f
n
A
P
[dB]
A
Z
[dB]
A
TP
[dB]
A
TZ
[dB]
Pomiary trójramiennego cyrkulatora ferrytowego
Wrota pomiarowe dołączyć do wrót l i 2 cyrkulatora (kierunek przepustowy), dołączając do
wrót 3 obciążenie dopasowane. W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie jak
w tabeli 1) i znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
P
(f), zapewniającą osią-
gnięcie wskazań wskaźnika mocy dla kierunku przepustowego P
WP
(pamiętać o włączeniu
właściwego zakresu pomiarowego miliwoltomierza). Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 5.
Wrota
pomiarowe
dołączyć do wrót l i 3 cyrkulatora (kierunek zaporowy), obciążając
wrota nr 2 dopasowaną impedancją. W paśmie f
1
-f
n
ustawiać kolejne częstotliwości f (takie
jak w tabeli 1) i znajdować wartość tłumienia tłumika wzorcowego A
Z
(f), zapewniającą
osiągnięcie wskazań wskaźnika mocy dla kierunku zaporowego P
WZ
(pamiętać o włączeniu
właściwego zakresu pomiarowego miliwoltomierza). Wyniki pomiarów umieścić w tabeli 5.
Tabela
5
f
[GHz]
f
1
....
....
....
f
n
A
P
[dB]
A
Z
[dB]
A
TP
[dB]
A
TZ
[dB]
14
Ćwiczenie laboratoryjne: Badanie elementów ferrytowych
Opracowanie wyników pomiarów.
W oparciu o wartości tłumień tłumika wzorcowego A
P
(f) i A
Z
(f) zanotowane w kolejnych
tablicach należy obliczyć wartości tłumień całkowitych w kierunku przepustowym A
TP
oraz
w kierunku zaporowym A
TZ
badanych elementów ferrytowych. Obliczenia wykonuje się
zgodnie z wyrażeniami:
(10)
]
dB
[
P
]
dB
[
RefP
]
dB
[
TP
)
f
(
A
)
f
(
A
)
f
(
A
−
=
]
dB
[
Z
]
dB
[
RefZ
]
dB
[
TZ
)
f
(
A
)
f
(
A
)
f
(
A
−
=
oraz
(11)
Wartości tłumień odniesienia dla kierunku przepustowego A
RefP
(f) oraz dla kierunku zaporo-
wego A
RefZ
(f) odczytuje się z tabeli 1.
Informacje końcowe
Sprawozdanie powinno być sporządzone starannie na arkuszach papieru formatu A4
i musi zawierać:
- sposób obliczania wartości badanych parametrów mikrofalowych,
- tabele
z
wielkościami zarejestrowanymi w trakcie ćwiczenia oraz z obliczonymi na ich
podstawie wartościami parametrów mikrofalowych,
- wykresy w funkcji częstotliwości wszystkich parametrów obliczonych zawartych
w każdej z tabel,
- wykresy
tłumienia w funkcji natężenia prądu magnesującego izolatora z efektem rota-
cji Faraday’a
- wnioski
obejmujące:
-
opis rodzaju badanych elementów ferrytowych,
- komentarz
kształtu charakterystyk zbadanych elementów ferrytowych,
- ocenę możliwości zastosowania każdego z badanych elementów ferrytowych,
-
opis istoty wykorzystywanej metody pomiarowej,
- omówienie czynników, które mogły mieć wpływ na dokładność pomiarów wy-
konywanych w trakcie ćwiczenia.
15