LABOLATORIUM ZAKŁADU MIKROFAL |
|||||||
SPRAWOZDANIE |
|||||||
Grupa |
|
Podgrupa |
|
Numer ćwiczenia |
|
||
Lp. |
Nazwisko i imię |
Data wykonania |
|
||||
1. |
|
ćwiczenia |
|
||||
|
|
Prowadzący ćwiczenie |
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
Podpis |
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
Data oddania |
|
||||
|
|
sprawozdania |
|
||||
Temat |
Badanie elementów ferrytowych |
||||||
1. Układ pomiarowy.
Rys.1 Schemat blokowy układu pomiarowego.
Tab. 1 Przyrządy pomiarowe i badane.
Lp. |
Nazwa przyrządu |
Typ |
Producent |
1. |
Generator mikrofalowy |
8620C |
HP |
2. |
Tłumik wzorcowy |
x130 |
UNIPAN |
3. |
Izolator z rotacją Faradaya |
x101A |
UNIPAN |
4. |
Izolator z przesunięciem pola |
x103 |
UNIPAN |
5. |
Zasilacz do izolatora z rotacją Faradaya |
x205 |
UNIPAN |
6. |
Miernik SWR |
x241 |
UNIPAN |
2. Wyniki pomiarów i obliczeń.
Tab. 2 Pomiar tłumika wzorcowego.
|
f |
8,0 |
8,1 |
8,2 |
8,3 |
8,4 |
8,5 |
8,6 |
8,7 |
8,8 |
8,9 |
9,0 |
9,1 |
9,2 |
9,3 |
9,4 |
9,5 |
9,6 |
9,7 |
9,8 |
9,9 |
10,0 |
[GHz] |
PWP = 15 Zakres = 10+10 |
ARefP |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
9,5 |
[dB] |
PWZ = 51 Zakres = 50+10 |
ARefZ |
44,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
43,0 |
42,0 |
42,0 |
41,0 |
41,0 |
41,0 |
41,0 |
40,0 |
40,0 |
40,0 |
40,0 |
[dB] |
PWP(Z) - Poziom warunkowy mocy wyjściowej w stanie przepustowym (zaporowym)
ARefP(Z) - Wartość odniesienia tłumienia w stanie przepustowym (zaporowym)
Tab. 3 Pomiar izolatora z przesunięciem pola.
|
f |
8,0 |
8,1 |
8,2 |
8,3 |
8,4 |
8,5 |
8,6 |
8,7 |
8,8 |
8,9 |
9,0 |
9,1 |
9,2 |
9,3 |
9,4 |
9,5 |
9,6 |
9,7 |
9,8 |
9,9 |
10,0 |
[GHz] |
Pomiary |
AP |
10,5 |
10,0 |
12,0 |
11,6 |
12,0 |
11,5 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
11,5 |
12,2 |
8,0 |
11,0 |
11,0 |
7,2 |
7,5 |
9,0 |
11,0 |
10,0 |
10,1 |
[dB] |
|
AZ |
36,0 |
34,0 |
33,0 |
32,0 |
30,0 |
27,0 |
26,0 |
22,0 |
19,0 |
14,0 |
8,0 |
-7,0 |
-8,0 |
1,3 |
2,4 |
-0,6 |
1,5 |
5,0 |
10,0 |
11,5 |
15,0 |
[dB] |
Obliczenia |
ATP |
1,5 |
2,0 |
0,0 |
0,4 |
0,0 |
0,5 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,5 |
-0,2 |
4,0 |
1,0 |
1,0 |
2,8 |
2,5 |
1,0 |
-1,0 |
0,0 |
-0,6 |
[dB] |
|
ATZ |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,0 |
13,0 |
16,0 |
17,0 |
21,0 |
24,0 |
29,0 |
35,0 |
49,0 |
50,0 |
39,7 |
38,6 |
41,6 |
39,5 |
35,0 |
30,0 |
28,5 |
25,0 |
[dB] |
AP(Z) - Wartość tłumienia w stanie przepustowym (zaporowym) odczytana z tłumika wzorcowego
ATP(Z) - Wartość tłumienia całkowitego badanego tłumika w stanie przepustowym (zaporowym)
Tab. 4 Pomiar izolatora z rotacją Faradaya przy I=const=60mA.
|
f |
8,0 |
8,1 |
8,2 |
8,3 |
8,4 |
8,5 |
8,6 |
8,7 |
8,8 |
8,9 |
9,0 |
9,1 |
9,2 |
9,3 |
9,4 |
9,5 |
9,6 |
9,7 |
9,8 |
9,9 |
10,0 |
[GHz] |
Pomiary |
AP |
7,5 |
9,5 |
10,0 |
11,0 |
11,5 |
11,0 |
11,0 |
11,5 |
11,2 |
12,0 |
11,2 |
12,0 |
8,5 |
11,0 |
10,5 |
7,5 |
8,0 |
9,0 |
11,0 |
10,0 |
10,0 |
[dB] |
|
AZ |
23,0 |
23,0 |
24,0 |
25,0 |
25,0 |
24,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
24,0 |
24,0 |
19,0 |
21,0 |
20,0 |
15,0 |
14,0 |
13,0 |
12,0 |
7,5 |
7,0 |
[dB] |
Obliczenia |
ATP |
4,5 |
2,5 |
2,0 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
0,5 |
0,8 |
0,0 |
0,8 |
0,0 |
3,5 |
1,0 |
1,5 |
2,5 |
2,0 |
1,0 |
-1,0 |
0,0 |
-0,5 |
[dB] |
|
ATZ |
21,0 |
20,0 |
19,0 |
18,0 |
18,0 |
19,0 |
18,0 |
18,0 |
18,0 |
18,0 |
19,0 |
18,0 |
23,0 |
20,0 |
21,0 |
26,0 |
27,0 |
27,0 |
28,0 |
32,5 |
33,0 |
[dB] |
AP(Z) - Wartość tłumienia w stanie przepustowym (zaporowym) odczytana z tłumika wzorcowego
ATP(Z) - Wartość tłumienia całkowitego badanego tłumika w stanie przepustowym (zaporowym)
Tab. 5 Pomiar izolatora z rotacją Faradaya przy f=const=8,2 Ghz.
|
I |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
[mA] |
Pomiary |
AP |
1,5 |
5,8 |
7,5 |
8,8 |
9,5 |
9,5 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,5 |
10,5 |
10,5 |
10,5 |
10,5 |
10,5 |
[dB] |
|
AZ |
33,0 |
30,0 |
28,0 |
27,0 |
26,0 |
25,0 |
24,0 |
21,0 |
18,0 |
15,5 |
11,0 |
7,0 |
3,0 |
8,5 |
11,5 |
15,0 |
17,0 |
18,0 |
20,0 |
21,0 |
[dB] |
Obliczenia |
ATP |
10,5 |
6,2 |
4,5 |
3,2 |
2,5 |
2,5 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
[dB] |
|
ATZ |
10,0 |
13,0 |
15,0 |
16,0 |
17,0 |
18,0 |
19,0 |
22,0 |
25,0 |
27,5 |
32,0 |
36,0 |
40,0 |
34,5 |
31,5 |
28,0 |
26,0 |
25,0 |
23,0 |
22,0 |
[dB] |
AP(Z) - Wartość tłumienia w stanie przepustowym (zaporowym) odczytana z tłumika wzorcowego
ATP(Z) - Wartość tłumienia całkowitego badanego tłumika w stanie przepustowym (zaporowym)
Wartość ATP(Z) wyliczona ze wzoru: ATP(Z) (f) [dB] = ARefP(Z) (f) [dB] - AP(Z) (f) [dB]
3. Wykresy - w załączniku.
4. Wnioski
W przeprowadzonym ćwiczeniu dotyczącym badania mikrofalowych elementów ferrytowych, przebadane zostały dwa izolatory ferrytowe: izolator z przesunięciem pola i efektem rotacji Faradaya. Izolator z przesunięciem pola jest to odcinek falowodu, w którym przy jednej z bocznych ścianek umieszczona jest płytka ferrytowa z warstwą pochłaniającą energię pola EM. Izolator z efektem rotacji Faradaya, jest to również odcinek falowodu, ale o cylindrycznej budowie, zawierający w środku ferrytowy pręt. Końce falowodu cylindrycznego, przechodzą w falowody prostokątne gdzie w tych miejscach umieszczone są płytki, skierowane prostopadle do kierunku pola E w falowodzie. Na płytkach tych wytraca się energia fali odbitej.
Metoda pomiarowa jaka została wykorzystana w tym ćwiczeniu jest metodą porównawczą, wykorzystującą wzorcowy tłumik mikrofalowy o regulowanym tłumieniu, który stanowi układowy punkt odniesienia dla badanych izolatorów. Regulując tłumienie tłumika wzorcowego, w układzie w którym włączony jest izolator badany, do zadanego poziomu na wyjściu układu, po przeliczeniach zostaje znalezione tłumienie wprowadzane przez izolator badany. Całe badanie zostało wykonane w stanach: zaporowym i przepustowym, w funkcji częstotliwości, oraz w przypadku izolatora z efektem rotacji Faradaya w funkcji natężenia prądu w solenoidzie izolatora.
Charakterystyka częstotliwościowa tłumienia tłumika wzorcowego, zarówno w kierunku przepustowym jak i zaporowym, przedstawia się nieliniowo i opada w kierunku wyższych częstotliwości. Nie ma szczególnie widocznych punktów rezonansowych lub dużych przegięć charakterystyk.
Charakterystyka częstotliwościowa tłumienia izolatora z przesunięciem pola w kierunku przepustowym dąży do charakteru liniowego. Widoczne jest niewielkie wzniesienie charakterystyki w okolicach częstotliwości 9,4 - 9,5 GHz. Wartości ujemne tłumienia z obliczeń, wynikają z błędów pomiarów - względnego odczytu wartości z tłumika wzorcowego z nieliniowej skali decybelowej. W kierunku zaporowym widoczny jest wyraźny rezonans w okolicach częstotliwości rezonansowej 9,2 - 9,3 GHz.
Charakterystyka częstotliwościowa tłumienia izolatora z efektem rotacji Faradaya w kierunku przepustowym jest nieliniowa, podobna do tej z poprzednio opisywanego izolatora. Widoczny znaczny spadek od częstotliwości 8 GHz, oraz wzniesienie przy częstotliwości 9,4 - 9,5 GHz. Wartości ujemne tłumienia z obliczeń, wynikają z błędów pomiarów - względnego odczytu wartości z tłumika wzorcowego z nieliniowej skali decybelowej. W kierunku zaporowym charakterystyka przypomina przebieg filtry dolnoprzepustowego o częstotliwości 3dB-owej wynoszącej około 9,3 GHz, do tej częstotliwości tłumienie jest względnie stałe, a następnie liniowo rośnie.
Charakterystyka prądowa tłumienia izolatora z efektem rotacji Faradaya, początkowo maleje, następnie wartości utrzymują się na stałym poziomie. Widoczny jest punkt prądu nasycenia (ok. 40mA), od którego tłumienie izolatora już się nie zmienia. W kierunku przepustowym sytuacja w początkowych wartościach prądu jest odwrotna, tłumienie rośnie. Przy dalszym wzroście prądu solenoidu, widoczny jest znaczny rezonans, który zostaje osiągnięty przy wartości prądu wynoszącym około 120mA.
Głównym zastosowaniem badanych izolatorów ferrytowych, jest wykorzystanie ich jako filtry dolno i górno przepustowe w zależności od zakresu częstotliwości jakie zostają wprowadzone do układu. Mogą zostać wykorzystane również jako elementy selektywne na określone częstotliwości, jak i w selektywnych wzmacniacz mikrofalowych. Jednakże cechy filtracyjne objawia się szczególnie dopiero podczas pracy w stanie zaporowym.
Głównymi czynnikami jakie miały wpływ na pomiary były: nieliniowa skala tłumika wzorcowego - względny odczyt wartości „na oko”, jakość wykonania tłumika wzorcowego, oraz błędy odczytu wartości również „na oko” z detektora mikrofalowego i ustawionej częstotliwości na generatorze mikrofalowym.
Wyszukiwarka