ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ (ВНИИФТРИ)
МЕТОДИКА
ПОВЕРКИ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И СОГЛАСОВАННЫХ НАГРУЗОК
МИ 5-74
Москва ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 1978
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ (ВНИИФТРИ)
МЕТОДИКА
ПОВЕРКИ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И СОГЛАСОВАННЫХ НАГРУЗОК
МИ 5-74
Москва ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ 1978
©Издательство стандартов, 1978
УДК 621.317.341.3.08
МЕТОДИКА
ПОВЕРКИ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И СОГЛАСОВАННЫХ НАГРУЗОК МИ 5-74
Методика поверки образцовых мер коэффициента отражения и согласованных нагрузок МИ 5—74 рекомендует методы и средства аттестации и поверок образцовых волноводных мер коэффициента отражения, согласованных нагрузок классов 1 и 2 на стандартные сечения прямоугольных волноводов, работающих в диапазоне частот 2,60—37,50 ГГц, находящихся в эксплуатации и выпускаемых из производства.
Настоящая методика составлена в соответствии с ГОСТ 13759-68.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
1.1. Образцовые волноводные меры коэффициента отражения и согласованные нагрузки предназначены для калибровки и поверки панорамных измерителей коэффициента стоячей волны напряжения (к. с. в. н.), для поверки измерительных линий и других измерителей к. с. в. н., а также для измерения направленности направленных ответвителей и для контроля волноводных проходных устройств.
1.2. Принцип действия образцовых волноводных мер основан на отражении определенной части энергии падающей волны и поглощении остальной ее части. В результате этого в волноводном тракте создается стоячая волна с фиксированным значением к. с. в. н., определяемым номинальным значением меры.
1.3. К основным параметрам образцовых волноводных мер и согласованных нагрузок относятся:
диапазон частот (длин волн), в котором обеспечивается работа мер;
3
сечение волновода и допуски на него;
значение к. с. в. н. (модуля коэффициента отражения) меры;
частотная зависимость (изменение значения к. с. в. н. в рабочем диапазоне частот);
погрешность аттестации образцовых мер;
постоянство модуля коэффициента отражения при перемещении отражателя с поглотителем (для мер с переменной фазой коэффициента отражения на фиксированных частотах).
1.4. Образцовые волноводные меры отражений с переменной фазой коэффициента отражения состоят из отрезка прецизионного волновода, внутри которого посредством механизма перемешается поглотитель с отражателем. Перемещение может быть отсчитано по шкале механизма.
1.5. Образцовые меры с постоянной фазой коэффициента отражения состоят из отрезка прецизионного волновода с отражателем, зафиксированным в одном положении.
1.6. Волноводные согласованные нагрузки состоят из поглотителя клинообразной формы.
2. АТТЕСТАЦИЯ И ПОВЕРКА. ПРИМЕНЯЕМЫЕ СРЕДСТВА
2.1. Образцовые меры, поступающие на аттестацию и поверку, должны быть полностью укомплектованы в соответствии с эксплуатационной документацией предприятия-изготовителя.
2.2. Поверка образцовых мер включает следующие операции:
2.2.1. Внешний осмотр.
2.2.2. Измерение модуля коэффициента отражения мер с переменной фазой коэффициента отражения и измерение постоянства модуля коэффициента отражения при изменении фазы.
2.2.3. Измерение модуля коэффициента отражения образцовых мер с постоянной фазой коэффициента отражения (для этих мер допускается проводить первичную поверку на предприятии-изгото-вителе по техническим условиям на эти меры).
2.2.4. Измерение модуля коэффициента отражения подвижных согласованных нагрузок.
2.2.5. Измерение модуля коэффициента отражения неподвижных согласованных нагрузок.
2.3. При проверке образцовых мер необходимо провести внешний осмотр. При этом надо открыть крышку входного фланца меры и убедиться в чистоте волновода, целости отражателя и поглотителя и качестве фланца. Контактирующая поверхность фланца должна быть чистой, без забоин и царапин.
2.4. Размеры сечения волновода и координаты направляющих отверстий или штифтов должны контролироваться измерительным инструментом: в пределах класса 2 для волноводов сечением 7,2X3,4; 11X5,5; 16X8; 17X8; 23X10; 28,5X12,6; 35x15 мм и в пределах класса 3 для волноводов сечением 48X24; 58x25;
4
|
Средства поверки |
|
|
Сечение вотиовоза. мм |
|
Вид
прибора |
7.2х».4 |
их».* |
15x6 |
17x5 |
23X10 |
25.5x12.6 |
35x1» |
|
Генератор СВЧ |
Г4-115 |
Г4-114 |
Г4-1П |
mu |
Г4-111 |
Г4-111 |
Г4-Ш и
Г4-82 |
|
Аттенюатор развязывающий |
Из комплекта измерительной линии PI-I2 |
Из коми тек-та измерительной линии PI-I3 |
Д5-20 |
Д5-20 |
Д521 |
Л5-22 |
Д5-26 |
|
Вен 1 иль ферриroll uft |
07BB-I; 08ВВ-1 |
Э8-26 |
Э8-25 |
Э8-25 |
Э8-24 |
Э8 23; 4ВВ-7 |
Э8-22 |
|
Рефлек-юмсгр образцовый |
ПИ 2.248.039 |
ПИ 2 248.041 |
ИИ 2.744.000 |
ПИ 2.744.001 |
ПИ 2.741.002 |
ИИ 2.744.003 |
НИ 2.744.003 |
|
Аттенюатор поляризационный |
ДЗ-ЗбА |
ДЗ-35А |
ДЗ-34А |
ДЗ 34А |
ДЗ-ЗЗА |
ДЗ-32А |
Д3 27А |
|
Детекторная секция |
Из комплекта аттенюатора Д5-8 |
Из комплекта аттепюаго-
ра Д5*7 |
Э7-5 |
Э7-5 |
Э7-6 |
Э7-7 |
Э7-8 |
|
Усилитель измерительный |
У2-6 |
У2-С |
У2-6 |
У 2-6 |
У2-6 |
У2-6 |
У26 |
|
|
И hi прибора |
Сечение ■читкой. чч |
|
48x24 |
58x35 |
rcxai |
|
Генератор СВЧ |
Г4-81 и Г4-82 |
Г4 80 и Г4-81 |
Г4-80 н Г4 81 |
|
Аттенюатор развязывающий |
Д5-25 |
Д5 18 |
Д5-18 |
|
Вентиль ферритовый |
Э8-21 |
Э8-19 |
Э8-18 |
|
Трансформатор согласования нскалнброванмый |
ТИР 48 ПИ 2 240012 1Сп |
ТИР-58 ПИ 2210.016 1Сп |
ТИР 72 ПИ 2.240.015-1 Си |
|
Огиствитель направленный |
ОНО 48 ПИ 2 243 009 Си |
ОНО 58 ПИ 2 243.031 Сп |
ОНО 72 ПИ 2.243 036 Сп |
|
Трансформатор согласования калиброванный |
ТНР-48К ПН 2.240.012-2Сп |
ТМР-58К ПИ 2 240.016 2Сп |
ТПР-72К ПИ 2.240.015-2Сп |
|
Устройство поверки поглотителей (подвижная неоднородность о волноводе) |
ПИ 2.248.0» Сп |
ПИ 2.248.037-Сп |
ПИ 2 248 036 Сп |
|
Подвижный короткозамы-катсль |
ПИ 2 266 008 Сп |
ПН 2 266 010 Сп |
ПИ 2.266 011 Сп |
|
Четвертьволновый коротко-замыкатсль |
ПИ 5.170021 -Си |
ПН 2.706.019-Сп |
ПИ 2.706 020 Сп |
|
Аттенюатор Поляризационный |
Д5-28А |
Д5-31Б |
Д5-29Б |
|
Детекторная секция |
Э7-9 |
дгк-ю |
ДГК-Ю |
|
Усилитель измерительный |
У2-6 |
У2-6 |
У2-6 |
|
|
Примечание. Может Сыть применена и другая аппаратура с аналогичными техническими характеристиками |
72x34 мм. В процессе контроля поверяемые меры не должны быть повреждены.
2.5. Модуль коэффициента отражения мер измеряют на образцовых установках соответствующего сечения волновода с помощью аппаратуры, указанной в таблице.
2.6. Поверка осуществляется при нормальных условиях: окружающая температура 20±5°С, относительная влажность 65±15%.
2.7. Перед проведением измерения необходимо убедиться в исправности аппаратуры, входящей в состав образцовой установки (генераторов, усилителей), в качественном подсоединении элементов и узлов СВЧ-тракта. Контактирующая поверхность выходного фланца трансформатора настройки рефлектометра на высокую направленность, фланцев применяемых нагрузок для настройки рефлектометра должна быть достаточно чистой, без забоин и царапин.
2.8. Генератор и усилитель образцовой установки надо прогревать не менее получаса. При работе с приборами следует руководствоваться инструкцией по их эксплуатации.
3. ИЗМЕРЕНИЕ МОДУЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР С ПЕРЕМЕННОЙ ФАЗОЙ
3.1. Модуль коэффициента отражения мер с переменной фазой измеряют на образцовой установке с помощью аппаратуры, указанной в таблице. Блок-схема образцовой установки для аттестации образцовых мер на заданные номинальные значения к. с. в. н. приведена на рис. 1.
Рис. 1. Блок-схема образцовой установки:
/—источник мощности СВЧ, 2— аттенюатор переменный; 3—ферритовые иентили; •/ и б—трансформаторы настройки рефлектометра; 5—направленный ответнитсль; 7—подвижная согласованная нагрузка; 8—подвижной ко-рпткозамыкатель; 9—четвертьволнпный короткозамыкатсль: /0—поляриза
ционный аттенюатор, //—детекторная головка; /2—усилитель типа У2—6;
13—трехплечевой настраиваемый рефлектометр
Модуль коэффициента отражения измеряется в точках рабочего диапазона частот согласно техническим условиям. Сигнал от
СВЧ-генератора 1 через аттенюатор 2, ферритовый вентиль 3 и трансформатор 4 подается на вход плеча / направленного ответвителя 5. К плечу III направленного ответвителя 5 подсоединяют поляризационный аттенюатор 10, ферритовый вентиль 3, детекторную головку //и усилитель 12 типа У2-6.
При аттестации нагрузок с номинальными значениями к. с. в. н. 1,05; 1,14; 1,4; 2,0 к плечу II направленного ответвителя 5 подсоединяют трансформатор 6 и согласованную нагрузку 7, которые служат для настройки направленного ответвителя 5 на максимальную направленность по минимальному значению тока детектора 11 и по наименьшей разнице двух показаний (максимум — минимум) на индикаторе прибора при перемещении поглотителя согласованной нагрузки в пределах половины длины волны в волноводе. Трансформатор 4 и подвижный короткозамыкатель 8 служат для согласования генератора с волноводным трактом по наименьшей разнице двух показаний (максимум—минимум) при перемещении короткозамыкателя вдоль волновода в пределах половины длины волны.
Настройка образцового рефлектометра осуществляется в такой последовательности:
На поляризационном аттенюаторе 10 устанавливается затухание 20 дБ, а на переменном аттенюаторе 2 — максимальное затухание. К выходу трансформатора 6 присоединяют подвижный короткозамыкатель 8. Затем переменным аттенюатором 2 стрелка выходного прибора усилителя устанавливается в пределах второй половины шкалы. Перемещая подвижный короткозамыкатель в пределах половины длины волны, органами настройки трансформатора 4 добиваются того, чтобы максимальное и минимальное показания индикаторного прибора усилителя отличались между собой не более чем на 2—3 деления шкалы. После этого к выходу трансформатора 6 присоединяется согласованная нагрузка. Поляризационный аттенюатор устанавливается в положение, близкое к нулевому показанию шкалы. Органами настройки трансформатора 6 добиваются минимального значения тока детектора 11 1И наименьшей разницы между двумя показаниями (максимум-минимум) при перемещении поглотителя согласованной нагрузки и при минимальном ослаблении аттенюатора 2 и аттенюатора генератора /.
Если при этом отраженный сигнал установился в области шумов усилителя, то следует убедиться в том, что рефлектометр настроен на достаточно высокую направленность. Для этого вместо согласованной нагрузки присоединяют образцовую нагрузку с номинальным значением к. с. в. н. 1,05 (1,14 —для сечений 7,2X3,4 и 11X5,5 мм). При смене нагрузок во избежание перегрузки выходного прибора аттенюатор 2 устанавливается в положение максимального ослабления. Если при перемещении поглотителя с отражателем данной нагрузки показания выходного прибора усилите-8
ля типа У2-6 изменяются в пределах 10—30 делений второй половины шкалы, то следует считать, что полученная направленность достаточна. В противном случае продолжают настройку рефлектометра описанным выше способом, добиваясь уменьшения разницы показаний до указанных пределов.
Затем продолжают настройку согласования генератора. Устанавливают на поляризационном аттенюаторе затухание 20 дБ, вводят максимальное затухание на аттенюаторе 2, присоединяют к выходу трансформатора 6 подвижный короткозамыкатель. Органами настройки трансформатора 4 добиваются, чтобы при перемещении короткозамыкателя колебания стрелки прибора усилителя были примерно в пределах ±0,5 делений шкалы на уровне 80— 90 делений.
После настройки измерительной установки к выходному фланцу трансформатора 6 присоединяют четвертьволновый короткозамыкатель. Ослабление поляризационного аттенюатора N{ устанавливается таким, чтобы второй отсчет (значения Ы2 и N$) был в пределах 0,5—2,5 дБ шкалы аттенюатора. При аттестации и поверке мер с номинальным значением к.с.в., равным 2,0 N\t устанавливают в пределах 9—10 дБ, для мер с номинальным значением к.с.в.н., равным 1,4, N\ — 14—15 дБ, для мер с номинальным значением к.с.в.н., равным 1,14, Ni — 23—26 дБ, для мер с номинальным значением к.с.в.н., равным 1,05, N\ — 32—35 дБ.
Во всех случаях переменным аттенюатором 2 устанавливают уровень мощности в тракте таким, чтобы отклонение стрелки прибора усилителя было в пределах 70—90 делений шкалы (операции калибровки). Затем вместо четвертьволнового короткозамыкателя к фланцу трансформатора 6 присоединяют аттестуемую нагрузку. Затухание поляризационного аттенюатора уменьшают до отклонения стрелки прибора усилителя в пределах второй половины шкалы. Поглотитель с отражателем аттестуемой нагрузки устанавливают в положение, при котором наблюдается максимальное отклонение стрелки прибора усилителя. Поляризационным аттенюатором стрелку прибора устанавливают точно в то положение, в котором она находилась при коротком замыкании. Отсчитывают показание N2 в децибелах на поляризационном аттенюаторе. Затем поглотитель с отражателем устанавливают в положение, соответствующее минимальному отклонению стрелки прибора усилителя. Поляризационным аттенюатором стрелка прибора возвращается точно в первоначальное положение. Отсчитывают показания Afj на поляризационном аттенюаторе. По табл. 1 приложения или по формуле (1) находят значения Tj и Г2, соответствующие разностям затуханий
