LABORATORIUM ZAKŁADU MIKROFAL
Grupa: E1G2S1
Kaczmarek Paweł
SPRAWOZDANIE
Temat: BADANIE FILTRÓW MIKROFALOWYCH

1. Układ pomiarowy

   1. Schemat stanowiska

Rys. 1. Schemat stanowiska do pomiaru charakterystyk transmisyjnych i odbiciowych filtrów mikrofalowych

1. Spis przyrządów

Lp.	Nazwa przyrządu	Firma	Typ
1.	Generator mikrofalowy	AGILENT	8648D
2.	Woltomierz	APPA	207
3.	Woltomierz	APPA	207
5.	Sprzęgacz kierunkowy	HP	778D

1. Opracowanie wyników pomiarów

   1. Kalibracja toru pomiaru modułu współczynnika odbicia i modułu transmitancji badanych filtrów.

				Tabela 1a.
f	Ud1	Ud2	Pwy	Podb_2
[MHz]	[mV]	[mV]	[uW]	[uW]
600	278,3	7,3	309,22	8,11
800	272,8	8,4	303,11	9,33
1000	262,8	8,4	292,00	9,33
1100	262,4	8,7	291,56	9,67
1400	253,8	7,9	282,00	8,78
1800	192,1	3,4	213,44	3,78
2200	163,2	4,8	181,33	5,33
2600	164,3	5,7	182,56	6,33
2760	162,3	3,0	180,33	3,33
2800	171,4	5,5	190,44	6,11
2810	172,0	5,9	191,11	6,56
2840	166,2	6,6	184,67	7,33
2850	163,6	7,6	181,78	8,44
2900	178,2	5,2	198,00	5,78
3100	176,0	3,4	195,56	3,78
3200	197,5	6,5	219,44	7,22
3600	198,2	3,1	220,22	3,44
4000	188,2	4,8	209,11	5,33

				Tabela 1b.
f	Ud1	Ud2	Pwy	Podb_2
[MHz]	[mV]	[mV]	[uW]	[uW]
1700	206,4	7,5	229,33	8,33
1710	203,4	6,9	226,00	7,67
1716	202,5	6,4	225,00	7,11
1718	202,1	6,3	224,56	7,00
1720	201,5	6,2	223,89	6,89
1722	200,4	6,1	222,67	6,78
1724	199,9	6,1	222,11	6,78
1726	199,2	6,1	221,33	6,78
1728	198,5	6,0	220,56	6,67
1730	197,4	6,0	219,33	6,67
1732	196,8	6,0	218,67	6,67
1734	196,2	5,8	218,00	6,44
1736	195,5	5,6	217,22	6,22
1738	194,5	5,4	216,11	6,00
1740	194,0	5,2	215,56	5,78
1742	193,6	4,9	215,11	5,44
1744	193,3	4,7	214,78	5,22
1758	191,3	3,9	212,56	4,33

				Tabela 1c.
f	Ud1	Ud2	Pwy	Podb_2
[MHz]	[mV]	[mV]	[uW]	[uW]
2968	192,2	3,9	213,56	4,33
2970	194,8	4,2	216,44	4,67
2976	198,1	4,5	220,11	5,00
2980	199,3	4,2	221,44	4,67
2984	198,3	3,8	220,33	4,22
2986	198,0	3,7	220,00	4,11
2988	197,3	3,5	219,22	3,89
2990	196,6	3,4	218,44	3,78
2992	196,1	3,4	217,89	3,78
2994	195,2	3,4	216,89	3,78
2996	194,8	3,4	216,44	3,78
2998	194,7	3,5	216,33	3,89
3000	192,0	3,7	213,33	4,11
3002	192,4	3,9	213,78	4,33
3006	193,7	4,4	215,22	4,89
3010	196,9	4,9	218,78	5,44
3014	200,1	5,2	222,33	5,78
3020	203,5	5,3	226,11	5,89

Przykładowe obliczenia (dla f = 600MHz)

$\mathrm{P}_{\mathrm{\text{we}}}\left( \mathrm{f} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{U}_{\mathrm{d1}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{\gamma}}$ $\ \mathrm{P}_{\mathrm{pad2}}\left( \mathrm{f} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{U}_{\mathrm{d2}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{\gamma}}$

gdzie: U_d1 – napięcie na wyjściu detektora mikrofalowego D1

U_d2 – napięcie na wyjściu detektora mikrofalowego D2

P_we – moc sygnału dobiegającego do wrót wejściowych sprzęgacza

P_pad2 – moc sygnału dobiegającego do wrót wejściowych sprzęgacza ale

zmierzona poprzez wrota sprzężone sprzęgacza

γ – czułość napięciowa detektora mikrofalowego (tu γ = 0,7 $\frac{\mathrm{\text{mV}}}{\mathrm{\text{μW}}}$)

$\mathrm{P}_{\mathrm{\text{we}}}\left( \mathrm{600MHz} \right)\mathrm{= \ }\frac{278,3}{\mathrm{0,}\mathrm{9}}\mathrm{\ = \ }\mathrm{309,22}\mathrm{\ \lbrack}\mathrm{\text{μW}}\mathrm{\rbrack}$

$\mathrm{P}_{\mathrm{pad2}}\left( \mathrm{600MHz} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{8,61}}{\mathrm{0,}\mathrm{9}}\mathrm{\ = \ }\mathrm{8,11}\mathrm{\ \lbrack}\mathrm{\text{μW}}\mathrm{\rbrack}$

1. Pomiar mocy sygnału wyjściowego i mocy sygnału odbitego od wrót wejściowych strojnika równoległego.
   

Strojnik równoległy	Tabela 2.
f	Ud1
[MHz]	[mV]
600	248,7
800	212,9
1000	33,0
1100	51,7
1400	208,2
1800	177,9
2200	158,9
2600	143,4
2760	143,6
2800	134,7
2810	132,9
2840	126,2
2850	113,2
2900	127,1
3100	26,9
3200	37,7
3600	162,5
4000	148,3

Przykładowe obliczenia (dla f = 600MHz):

$\mathrm{P}_{\mathrm{\text{wy}}}\left( \mathrm{f} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{U}_{\mathrm{d1}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{\gamma}}$ $\ \mathrm{P}_{\mathrm{odb2}}\left( \mathrm{f} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{U}_{\mathrm{d2}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{\gamma}}$

$\left| \mathrm{\Gamma(f)} \right|\mathrm{= \ }\sqrt{\frac{\mathrm{P}_{\mathrm{odb2}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{P}_{\mathrm{pad2}}\mathrm{(f)}}}$ |Γ(f)|_[dB]= 20 • log(|Γ(f)|)

$\mathrm{\text{WFS}}\left( \mathrm{f} \right)\mathrm{=}\ \frac{\mathrm{1\ +}\ \left| \mathrm{\Gamma}\mathrm{(f)} \right|}{\mathrm{1\ -}\ \left| \mathrm{\Gamma}\mathrm{(f)} \right|}$ $\left| \mathrm{S}_{\mathrm{21}}\mathrm{(f)} \right|\mathrm{\ = \ }\sqrt{\frac{\mathrm{P}_{\mathrm{\text{wy}}}\mathrm{(f)}}{\mathrm{P}_{\mathrm{\text{we}}}\mathrm{(f)}}}$ |S₂₁(f)|_[dB]= 20 • log(|S₂₁(f)|)

gdzie: P_wy – moc sygnału we wrotach wyjściowych badanego filtru

P_odb2 – moc sygnału odbitego od wrót wejściowych badanego

filtru ale zmierzona poprzez wrota sprzężone sprzęgacza

|Γ| – moduł współczynnika odbicia wrót wejściowych badanego

filtru wyrażona w skali liniowej [V/V]

|Γ|_[dB] – moduł współczynnika odbicia wrót wejściowych badanego

filtru wyrażony w skali logarytmicznej [dB]

WFS – współczynnik fali stojącej

|S₂₁| – moduł transmitancji badanego filtru wyrażony w skali liniowej

[V/V]

|S₂₁|_[dB]– moduł transmitancji badanego filtru wyrażony w skali

 logarytmicznej [dB]

$\mathrm{P}_{\mathrm{\text{wy}}}\left( \mathrm{600MHz} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{248,7}}{\mathrm{0,}\mathrm{9}}\mathrm{= \ }\mathrm{276,33}\mathrm{\ \lbrack}\mathrm{\text{μW}}\mathrm{\rbrack}$

$\mathrm{P}_{\mathrm{odb2}}\left( \mathrm{600MHz} \right)\mathrm{= \ }\frac{\mathrm{0,}\mathrm{7}}{\mathrm{0,}\mathrm{9}}\mathrm{= \ 0,78}\mathrm{\ \lbrack}\mathrm{\text{μW}}\mathrm{\rbrack}$

$\left| \mathrm{\Gamma}\mathrm{(600MHz)} \right|\mathrm{= \ }\sqrt{\frac{\mathrm{1,00}}{\mathrm{1}\mathrm{0,43}}}\mathrm{= 0,31}\mathrm{\ \lbrack}\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}\mathrm{\rbrack}$

|Γ(600MHz)|_[dB]= 20 • log(0,31)= −10, 18 [dB]

$\mathrm{\text{WFS}}\left( \mathrm{600MHz} \right)\mathrm{\ = \ }\frac{\mathrm{1\ + \ 0,3}\mathrm{1}}{\mathrm{1\ \ 0,}\mathrm{3}\mathrm{1}}\mathrm{= 1,90}\mathrm{\ }$

$\left| \mathrm{S}_{\mathrm{21}}\mathrm{(600MHz)} \right|\mathrm{\ = \ }\sqrt{\frac{\mathrm{355,29}}{397,57}}\mathrm{= 0,95}\mathrm{\ \lbrack}\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}\mathrm{\rbrack}$

|S₂₁(600MHz)|_[dB]= 20 • log(0, 95)=  − 0, 49 [dB]

1. Pomiar mocy sygnału wyjściowego i mocy sygnału odbitego od wrót wejściowych filtru dolno-przepustowego.

Filtr dolno-przepustowy	Tabela 3.
f	Ud1
[MHz]	[mV]
600	273,2
800	263,3
1000	255,3
1100	249,2
1400	240,5
1800	172,4
2200	164,1
2600	15,2
2760	149,8
2800	160,0
2810	161,2
2840	159,2
2850	148,7
2900	155,1
3100	122,0
3200	138,3
3600	57,6
4000	11,6

1. Pomiar mocy sygnału wyjściowego i mocy sygnału odbitego od wrót wejściowych filtru pasmowo-przepustowego.

Filtr pasmowo-przepustowy	Tabela 4.
f	Ud1
[MHz]	[mV]
600	0,1
800	0,5
1000	120,30
1100	179,90
1400	161,90
1800	0,10
2200	0,10
2600	0,10
2760	0,10
2800	0,10
2810	0,10
2840	0,10
2850	0,10
2900	0,10
3100	0,20
3200	0,10
3600	2,40
4000	35,60

1. Pomiar mocy sygnału wyjściowego i mocy sygnału odbitego od wrót wejściowych filtru z rezonatorem YIG.

Filtr z rezonatorem YIG, Im = 158 mA	Tabela 5.
f	Ud1
[MHz]	[mV]
1700	4,20
1710	23,70
1716	52,10
1718	57,80
1720	57,80
1722	54,40
1724	51,60
1726	45,20
1728	35,50
1730	25,30
1732	18,60
1734	11,70
1736	7,90
1738	5,20
1740	3,50
1742	2,40
1744	1,70
1758	0,40

Filtr z rezonatorem YIG, Im = 275 mA	Tabela 6.
f	Ud1
[MHz]	[mV]
2968	1,70
2970	2,30
2976	7,60
2980	18,50
2984	36,40
2986	48,80
2988	54,80
2990	55,10
2992	54,20
2994	55,10
2996	45,00
2998	36,60
3000	26,30
3002	17,90
3006	8,20
3010	3,80
3014	2,20
3020	1,00

3. Wnioski

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….