Подготовка к эксперименту

В эксперименте исследуются АЧХ ППФ, ПЗФ, ФНЧ, реализованных на микрополосковых линиях. Для снятия частотных характеристик используется измеритель комплексных коэффициентов передачи и отражения.

Лабораторный стенд состоит из двухслойной диэлектрической подложки с ВЧ-разъемами типа N по бокам для подключения измерителя комплексных коэффициентов передачи и отражения «Обзор TR1300/1». В качестве измеряемого параметра выступает коэффициент передачи по напряжению S_2l На рис. 4.15 изображена схема подключения измерителя к ПК. Подключенное измерительное устройство выводит данные через USB-кабель на персональный компьютер.

Рис. 4.15. Состав и схема лабораторной установки.

Для подготовки установки к работе произведите следующие действия.

• 1. Соедините прибор «Обзор TR1300» с персональным компьютером кабелем USB. Подключите блок питания к разъему измерителя на задней панели. Включите прибор «Обзор TR1300» клавишей «Сеть» на задней панели. Соберите схему измерения (рис. 4.15), подключив к измерительным портам коаксиальные кабели, соединенные с исследуемым устройством.
• 2. Запустите программу «Обзор TR1300». Установите диапазон частот от 0,3 ГГц до 1,3 ГГц. Для установки нижней частоты диапазона 0,3 МГц нажмите программные кнопки в верхнем меню «Стимул > Старт». Затем наберите на клавиатуре «300». Завершите ввод нажатием на клавишу «Enter». Для установки верхней частоты диапазона 1,3 ГГц нажмите программные кнопки: «Стимул > Стоп». Затем наберите на клавиатуре «1300». Завершите ввод нажатием на клавиши «Enter». Для возврата в главное меню нажмите верхнюю программную кнопку синего цвета справа.
• 3. Произведите калибровку измерителя. Калибровка необходима для выставления корректного модуля и фазы коэффициента передачи с учетом соответственно затухания и набега фазы в линии стенда и соединительных кабелях. Проще говоря, калибровка позволяет правильно установить плоскости отсчета параметров исследуемого устройства. Произведем однонаправленную двухпортовую калибровку, которая используется в случае измерения параметров исследуемого устройства в одном направлении, например S₂i. Она требует подключения портов 1 и 2 друг к другу (рис. 4.16). В данном случае необходимо порты присоединить друг к другу через стенд, что было сделано в предыдущем пункте. Вызовите команду «Калибровка > Нормализация (Перем)» из меню, расположенного в верхней части рабочего окна. При этом рассчитается таблица калибровочных коэффициентов и они будут автоматически применены к результатам измерений.

Рис. 4.16. Схема соединения стенда с измерителем при калибровке:

• 1 — прибор «Обзор TR1300»; 2 — лабораторный стенд; 3 — измерительные кабели
• 4. Прибор готов к измерению. Для измерения характеристик фильтров необходимо элементы фильтра вырезать из фольги и наклеить на рабочий стенд с микрополосковой линией передачи. При наклеивании отрезка на центральную линию необходимо перекрыть ее ширину. Нанесите по эскизам домашнего задания топологию фильтров на диэлектрическую подложку. Пример наклеенных отрезков фильтра представлен на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Пример нанесения полосок на диэлектрическую подложку

Экспериментальная часть При помощи маркеров определить полосу частот пропускания/заграждения по уровням —3 дБ, —15 дБ, при необходимости добавить дополнительные маркеры в других характерных точках АЧХ для большей информативности. Маркеры — это инструмент для считывания числовых значений стимула и измеряемой величины на выбранных точках графика. Измеритель позволяет включать до 16 маркеров на каждый график. Вид графика с двумя маркерами показан на рис. 4.18 [6]. Для установки нового маркера нажмите программные кнопки «Маркеры > Добавить маркер». Новый маркер устанавливается в центре оси стимулов и назначается активным.

Рис. 4.18. Маркеры на измеренных зависимостях.

Для удаления маркера нажмите программные кнопки «Маркеры > Удалить маркер». Для удаления всех маркеров нажмите «Маркеры > Удалить все маркеры».

Для сохранения данных графика выберите активный график и нажмите «Система > Сохранить > Сохранить данные графика». После этого в открывшемся окне выберите место сохранения и введите имя сохраняемого файла.

Используя функции поиска максимума или минимума, можно находить положение маркера, соответствующее наибольшему или наименьшему значению измеряемой величины (рис. 4.19) [6]. Для поиска минимума или максимума графика нажмите программные кнопки «Маркеры > Маркерный поиск > Минимум (либо Максимум)».

Рис. 4.19. Установка маркеров на максимальное и минимальное значения на графике.

Снимите АЧХ фильтра. По данным измерений определите основные параметры фильтров/,/, (по уровню L₃ = —15 дБ), L".

Отчет о результатах эксперимента должен содержать:

• 1) цель работы;
• 2) схема измерительной установки;
• 3) таблицы и графики зависимостей коэффициента передачи фильтров от частоты, значения основных параметров фильтров;
• 4) эскизы топологий исследуемых фильтров с указанием рассчитанных или заданных размеров шлейфов;
• 5) сравнение теории и экспериментальных результатов;
• 6) краткие выводы по выполненной работе.

Контрольные вопросы для самопроверки

• 1. Дайте определение фильтров и их классификацию.
• 2. Какими параметрами характеризуются фильтры?
• 3. Каковы частотные характеристики реальных и идеальных фильтров различных типов?
• 4. Какой вид имеют аппроксимирующие функции?
• 5. Что такое прототип ФНЧ?
• 6. Как реализуются фильтры различных типов в диапазоне СВЧ на МПЛ?
• 7. Приведите примеры конструкций ФНЧ, ФВЧ, ПФ, ЗФ на МПЛ и их эквивалентные схемы.
• 8. Как связаны геометрические размеры фильтров с их параметрами?