8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

1/6

UNIVERSITATEA POLITEHNIC BUCURETIFacultatea de Electronic, Telecomunicaii i Tehnologia Informaiei

aborator Microunde

Lucrarea nr . 4: Msurarea coeficientului de reflexie i a impedanei

normate

Coordonator: Prof. Dr. Ing. Greu VictorStudent: Verde Ctlin-Alexandru

Grupa: 431A

19 Noiembrie 2014

8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

2/6

1. Noiuni teoretice

1.1. Linia echivalent ghidului

Pentru un anumit mod de propagare prin ghid se pot defini doua marimi scalare, tensiunea echivalenta si

curentul echivalent proportionale cu intensitatea cimpului electric, respectiv magnetic transversal. Acestemarimi variaza in lungul ghidului la fel ca tensiunea si curentul in lungul unei linii,de aceea prin folosirea lor, o

portiune de ghid poate fi echivalata cu o linie de aceeasi lungime, care transporta aceeasi putere,cu aceeasconstanta de propagare.

Figura 1. Linia echivalent ghidului

1.2. Impedana normat

In orice punct al liniei echivalente tensiunea si curentul pot fi exprimate in functie de unda directa U0+s

de unda inversa U0-pe sarcina:

()

()

Raportul lor definete impedana n punctual current z:

() ()

()

unde:

=

||

este coeficientul de reflexie al tensiunii la sarcin.

Deoarece impedanta caracteristica Z0 nu este univoc determinata in cazul ghidurilor, se lucreaza cu

impedanta normata:

z(z) =()

= r+ jx;

Impedanta normata este o marime univoc determinata prin relatia care o leaga de coeficientul de

reflexie .

8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

3/6

Prin diverse calcule se obtine urmatoarea relatie pentru impedanta normata:

z(z) =

Variatia dupa z a impedantei normate este periodica de perioada

.

2.

Metode de msur

Masurarea coeficientului de reflexie si a impedantelor normate in domeniul microundelor se face prin

procedee specifice, bazate pe folosirea liniei de masura.

Pentru un ghid dat si pentru o frecventa data a generatorului, distributia amplitudinii oscilatiilor care se

stabilesc in ghid depinde numai de sarcina normata. Aceasta determina valorile (relative) ale maximelor s

minimelor (aspectul distributiilor) si pozitiile acestora (figura 4).

Figura 4. Distribuia componentei ETn ghid

n cazul unei sarcini oarecare

Aspectul distributiei este descris cantitativ cu ajutorul factorului de unda stationara , iar pozitiile

minimelor se masoara fata de capatul dinspre sarcina al liniei de masura considerat plan de referinta pentru

definirea impedantelor.

Deoarece distributia este periodica, este suficient sa se masoare pozitia unui singur minim oarecare fata

de un plan de referinta echivalent.

Se numeste plan de referinta echivalent un plan situat la un multiplu intreg de semilungimi de unda fatade planul de referinta.

Linia de masura permite masurarea parametrilor specifici distributiei si . Cu ajutorul lor se determina

coeficientul de reflexie si impedanta normata a sarcinii care a determinat aceasta distributie.

Se pot folosi fie metoda analitica, fie motoda grafica .Aceste doua metode vor fi descrise sumar in

continuare.

8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

4/6

2.1.Metoda analitic

Prin aceasta metoda se stabileste o legatura analitica intre marimile masurate , si impedanta

necunoscuta prin intermediul coeficientului de reflexie al tensiuni:

||

unde || se calculeaza cu formula:

||

iar faza coeficientului de reflexie se determina din deplasarea minimelor distributiei: = + 2, unde

= 2/g, in care se considera pozitiva daca s-a mers spre generator, respectiv negativa daca deplasarea a avut

loc spre sarcina.

Calculul coeficientului de reflexie, partea reala si imaginara ale impedantei de sarcina se determina cu

relatiile:

||

|| ||

||

|| ||

Reactanta sarcinii este inductiva daca < g/4 (0 < T< ) si capacitiva daca > g/4 ( < T< 2).

2.2. Metoda grafic

In metoda grafica rezistenta si reactanta normata a sarcinii necunoscute se deduc din diagrama circulara

Smith cu ajutorul parametrilor masurati si . Concomitent se determina si amplitudinea si faza coeficientului

de reflexie.

In diagrama circulara punctele de minim ale impedantei sunt situate pe semidiametrul real negative

(w = + 2zm = ), la intersectia acestuia cu cercul corespunzator valorii masurate . Prin deplasarea in

lungul cercului de constant, se poate determina impedanta in orice punct pe linia de masura. Pe diagramele

circulare folosite la masurarea impedantelor sunt notate direct sensurile in care trebuie facuta rotatia, in functie

de sensul deplasarii minimelor pe linia de masura fata de planul echivalent (in sens trigonometric spre

generator).

3. Desfurarea lucrrii

3.1.Se deseneaza schema instalatiei de masura.

3.2.Se regleaza frecventa generatorului la valoarea f = 8.88GHz. Se masoara lungimea de unda n ghid.

Valoarea necesara este g= 50 1 mm (g= 48 mm). Se determina pozitia unui plan de referintaechivalent planului de referinta al sarcinii (planul de contact ntre linia de masura si sarcina). Se tine

cont de distanta ntre planul de referinta si planul placii de scurtcircuitare.

8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

5/6

3.3.Se calculeaza, impedanta sarcinii reglabile formate din dispozitivul de adaptare cu trei suruburi si

terminatia adaptata , pentru cteva seturi de valori ale naltimii suruburilor.

Tabelul 1

Nr.

crt.h1[mm] h2[mm] h3[mm]

1 0 3.5 0

2 3.5 3.5 0

3 0 0 3.5

4 3.5 0 2.1

5 2.1 3.5 0

6 4.2 0 2.1

7 0 2.1 4.2

8 3.5 4.9 0

9 0 1.4 3.5

10 1.4 3.5 0

3.4.Se masoara, cu ajutorul liniei de masura, impedanta aceleiasi sarcini, pentru fiecare set de valori ale

naltimilor suruburilor. Rezultatele experimentale se trec n tabelul T2.

8/10/2019 laboratorul 4 microunde ETTI

6/6

4. ntrebri

4.1. La masurarea impedantelor, are importanta care dintre minime a fost luat n calcul (cel din dreapta

sau cel din stnga planului de referinta echivalent)?

Nu are importanta care din minime a fost luat.

4.2.Ce modificare apare la determinarea teoretica grafica, dacafrecventa de lucru este diferita de

valoarea indicata?

Daca se schimba frecventa de lucru, se va schimba si valoarea lungimii de unda, deci rezulta ca se va

schimba si valoarea coeficientului de reflexie, respectiv si valorile lui rsi x.

4.3.Cum se modifica coeficientul de reflexie al unei sarcini cnd se schimba planul ei de referinta? Dar

impedanta normata?

Daca se schimba planul de referinta, se modifica automat si ; apoi se modifica si rsi coeficientude reflexie (se deplaseaza minimul). Se va modifica si impedanta normata, datorita faptului ca se va

modifica r.