≡×ΜΕΝΟΥ

• Εσωτερικό
• Παράθυρο
• Τοίχοι
• Εργα
• Τα κτίρια

Κλίμακα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία - ορισμός, τύποι, χαρακτηριστικά Πώς μετράται η συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

Χαρακτηριστικό μιας περιοδικής διαδικασίας, ίσο με τον αριθμό των πλήρων κύκλων της διεργασίας που ολοκληρώθηκαν ανά μονάδα χρόνου. Οι τυπικοί συμβολισμοί στους τύπους είναι , ή . Η μονάδα συχνότητας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) είναι γενικά το hertz ( Hz, Hz). Το αντίστροφο της συχνότητας ονομάζεται περίοδος. Η συχνότητα, όπως και ο χρόνος, είναι ένα από τα φυσικά μεγέθη με τη μεγαλύτερη ακρίβεια μέτρησης: μέχρι σχετική ακρίβεια 10 −17.

Οι περιοδικές διεργασίες είναι γνωστές στη φύση με συχνότητες από ~10 −16 Hz (η συχνότητα της περιστροφής του Ήλιου γύρω από το κέντρο του Γαλαξία) έως ~10 35 Hz (η συχνότητα των ταλαντώσεων πεδίου χαρακτηριστική των πιο υψηλής ενέργειας κοσμικών ακτίνων).

Κυκλική συχνότητα

Διακριτό ποσοστό συμβάντων

Η συχνότητα των διακριτών γεγονότων (συχνότητα παλμού) είναι μια φυσική ποσότητα ίση με τον αριθμό των διακριτών συμβάντων που συμβαίνουν ανά μονάδα χρόνου. Η μονάδα συχνότητας των διακριτών γεγονότων είναι η δεύτερη στη μείον την πρώτη δύναμη ( s −1, s−1), ωστόσο στην πράξη το hertz χρησιμοποιείται συνήθως για να εκφράσει τη συχνότητα του παλμού.

Συχνότητα περιστροφής

Η συχνότητα περιστροφής είναι ένα φυσικό μέγεθος ίσο με τον αριθμό των πλήρων στροφών ανά μονάδα χρόνου. Η μονάδα ταχύτητας περιστροφής είναι η δεύτερη μείον την πρώτη ισχύ ( s −1, s−1), περιστροφές ανά δευτερόλεπτο. Οι μονάδες που χρησιμοποιούνται συχνά είναι στροφές ανά λεπτό, στροφές ανά ώρα κ.λπ.

Άλλες ποσότητες που σχετίζονται με τη συχνότητα

Μετρολογικές πτυχές

Μετρήσεις

• Για τη μέτρηση της συχνότητας, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι μετρητών συχνότητας, όπως: για τη μέτρηση της συχνότητας των παλμών - ηλεκτρονική μέτρηση και πυκνωτές, για τον προσδιορισμό των συχνοτήτων των φασματικών στοιχείων - συντονιστικών και ετεροδύνων συχνοτήτων, καθώς και αναλυτών φάσματος.
• Για την αναπαραγωγή της συχνότητας με δεδομένη ακρίβεια, χρησιμοποιούνται διάφορα μέτρα - πρότυπα συχνότητας (υψηλή ακρίβεια), συνθέτες συχνότητας, γεννήτριες σημάτων κ.λπ.
• Συγκρίνετε τις συχνότητες χρησιμοποιώντας έναν συγκριτή συχνότητας ή χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο χρησιμοποιώντας μοτίβα Lissajous.

Πρότυπα

• Κρατικό πρωτεύον πρότυπο μονάδων χρόνου, συχνότητας και εθνικής κλίμακας χρόνου GET 1-98 - που βρίσκεται στο VNIIFTRI
• Δευτερεύον πρότυπο της μονάδας χρόνου και συχνότητας VET 1-10-82- βρίσκεται στο SNIIM (Νοβοσιμπίρσκ)

δείτε επίσης

Σημειώσεις

Βιβλιογραφία

• Fink L. M. Σήματα, παρεμβολές, σφάλματα... - M.: Radio and Communications, 1984
• Μονάδες φυσικών μεγεθών. Burdun G. D., Bazakutsa V. A. - Kharkov: σχολείο Vishcha,
• Εγχειρίδιο Φυσικής. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. - M.: Επιστήμη,

Συνδέσεις

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.

Συνώνυμα:

• Εξουσιοδότηση
• Χημική φυσική

Δείτε τι είναι η "Συχνότητα" σε άλλα λεξικά:

ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ- (1) ο αριθμός των επαναλήψεων ενός περιοδικού φαινομένου ανά μονάδα χρόνου. (2) Κεφ. πλευρική συχνότητα, μεγαλύτερη ή μικρότερη από τη φέρουσα συχνότητα της γεννήτριας υψηλής συχνότητας, που εμφανίζεται όταν (βλ.) (3) Ο αριθμός περιστροφών είναι μια τιμή ίση με τον λόγο του αριθμού των περιστροφών... ... Μεγάλη Πολυτεχνική Εγκυκλοπαίδεια

Συχνότητα- Συχνότητα πλάσματος ιόντων - η συχνότητα των ηλεκτροστατικών ταλαντώσεων που μπορεί να παρατηρηθεί σε ένα πλάσμα του οποίου η θερμοκρασία των ηλεκτρονίων υπερβαίνει σημαντικά τη θερμοκρασία των ιόντων. Αυτή η συχνότητα εξαρτάται από τη συγκέντρωση, το φορτίο και τη μάζα των ιόντων του πλάσματος. Όροι πυρηνικής ενέργειας

ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ- ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ, συχνότητες, πληθυντικός. (ειδικές) συχνότητες, συχνότητες, γυναίκες. (Βιβλίο). 1. μόνο μονάδες αποσπάται ουσιαστικό να συχνάζει. Συχνότητα περιπτώσεων. Συχνότητα ρυθμού. Αυξημένος καρδιακός ρυθμός. Τρέχουσα συχνότητα. 2. Ποσότητα που εκφράζει τον ένα ή τον άλλο βαθμό κάποιας συχνής κίνησης... Επεξηγηματικό Λεξικό του Ουσάκοφ

συχνότητα- s; συχνότητες? και. 1. έως Συχνά (1 ψηφίο). Παρακολουθήστε τη συχνότητα επανάληψης των κινήσεων. Απαιτούμενο μέρος φύτευσης πατάτας. Δώστε προσοχή στον σφυγμό σας. 2. Ο αριθμός των επαναλήψεων πανομοιότυπων κινήσεων, ταλαντώσεων προς ποια κατεύθυνση. μονάδα χρόνου. Ώρες περιστροφής τροχού. H... εγκυκλοπαιδικό λεξικό

ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ- (Συχνότητα) αριθμός περιόδων ανά δευτερόλεπτο. Η συχνότητα είναι το αντίστροφο της περιόδου ταλάντωσης. π.χ αν η συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος f = 50 ταλαντώσεις ανά δευτερόλεπτο. (50 N), τότε η περίοδος T = 1/50 sec. Η συχνότητα μετριέται σε hertz. Όταν χαρακτηρίζει την ακτινοβολία... ... Θαλάσσιο Λεξικό

συχνότητα- αρμονική, δόνηση Λεξικό ρωσικών συνωνύμων. συχνότητα ουσιαστικό πυκνότητα πυκνότητα (περί βλάστησης)) Λεξικό ρωσικών συνωνύμων. Πλαίσιο 5.0 Πληροφορική. 2012… Συνώνυμο λεξικό

συχνότητα- η εμφάνιση ενός τυχαίου συμβάντος είναι ο λόγος m/n του αριθμού m εμφανίσεων αυτού του γεγονότος σε μια δεδομένη ακολουθία δοκιμών (η εμφάνισή του) προς τον συνολικό αριθμό n δοκιμών. Ο όρος συχνότητα χρησιμοποιείται επίσης για να σημαίνει εμφάνιση. Σε ένα παλιό βιβλίο...... Λεξικό Κοινωνιολογικής Στατιστικής

Συχνότητα- ταλαντώσεις, ο αριθμός των πλήρων περιόδων (κύκλων) της ταλαντωτικής διεργασίας που συμβαίνουν ανά μονάδα χρόνου. Η μονάδα συχνότητας είναι το hertz (Hz), που αντιστοιχεί σε έναν πλήρη κύκλο σε 1 s. Συχνότητα f=1/T, όπου T είναι η περίοδος ταλάντωσης, όσο συχνά... ... Εικονογραφημένο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Υπουργείο Γενικών και Επαγγελματικών

εκπαίδευση της Ρωσικής Ομοσπονδίας.

Ανθρωπιστικό-Τεχνολογικό Ινστιτούτο Orsk

Τμήμα Γενικής Φυσικής.

ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Μετρήσεις παραμέτρων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε υπερυψηλές συχνότητες.

Συμπλήρωσε: φοιτητής της Φυσικομαθηματικής Σχολής, ομάδα 4Β

Μπεσόνοφ Πάβελ Αλεξάντροβιτς .

Επιστημονικός υπεύθυνος: Ph.D. n. Επίκουρος Καθηγητής Αμπράμοφ Σεργκέι Μιχαήλοβιτς .

Orsk. 1998

1. Βασικές έννοιες 3

2. §1. Μέτρηση ισχύος 3

3. 1. Γενικές πληροφορίες 3

4. 2. Θερμιδομετρικοί μετρητές ισχύος 3

5. §2. Μέτρηση συχνότητας 8

6. 1. Κύρια χαρακτηριστικά των συχνόμετρων 8

7. 2. Μετρητές συχνότητας συντονισμού 8

8. 3. Μετρητές ετεροειδών συχνοτήτων 13

9. §3. Μέτρηση σύνθετης αντίστασης 15

10. 1. Γενικές πληροφορίες 15

11. 2. Μετρητές σύνθετης αντίστασης πόλωσης 51

12. 3. Πανοραμικοί μετρητές SWR και σύνθετης αντίστασης 17

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Στην περιοχή μικροκυμάτων, κατά κανόνα, μετράται η ισχύς, η συχνότητα και η σύνθετη αντίσταση των συσκευών. Σημαντικές είναι επίσης οι μετρήσεις της μετατόπισης φάσης, της έντασης πεδίου, του συντελεστή ποιότητας, της εξασθένησης ισχύος κυμάτων, του φάσματος πλάτους-συχνότητας, κ.λπ.

Υπάρχουν άμεσες και έμμεσες μετρήσεις. Οι άμεσες μετρήσεις χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου η μετρούμενη ποσότητα μπορεί να συγκριθεί απευθείας με ένα μέτρο ή μπορεί να μετρηθεί με όργανα βαθμονομημένα σε επιλεγμένες μονάδες. Οι άμεσες μετρήσεις πραγματοποιούνται είτε με τη μέθοδο της άμεσης αξιολόγησης, όταν η μετρούμενη τιμή προσδιορίζεται από τις μετρήσεις ενός βαθμονομημένου οργάνου, είτε με τη μέθοδο σύγκρισης, όταν η μετρούμενη τιμή προσδιορίζεται συγκρίνοντάς την με το μέτρο μιας δεδομένης τιμής. Οι έμμεσες μετρήσεις συνίστανται στην αντικατάσταση μετρήσεων μιας δεδομένης ποσότητας με άλλες που σχετίζονται με την επιθυμητή γνωστή σχέση.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των οργάνων ραδιομετρήσεων είναι: εύρος τιμών μέτρησης. εύρος συχνοτήτων στο οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί η συσκευή· ευαισθησία για τη μετρούμενη παράμετρο, η οποία είναι ο λόγος της αύξησης στις ενδείξεις του οργάνου προς την αύξηση της μετρούμενης τιμής που την προκάλεσε· ανάλυση, που ορίζεται ως η ελάχιστη διαφορά μεταξύ δύο μετρούμενων τιμών που μπορεί να διακρίνει η συσκευή. λάθος; κατανάλωση ενέργειας.

§1. ΜΕΤΡΗΣΗ ΙΣΧΥΟΣ.

1. Γενικές πληροφορίες

Τα επίπεδα ισχύος που πρέπει να μετρηθούν ποικίλλουν κατά περισσότερες από είκοσι τάξεις μεγέθους. Φυσικά, οι μέθοδοι και τα όργανα που χρησιμοποιούνται για τέτοιες μετρήσεις είναι πολύ διαφορετικές. Η αρχή λειτουργίας της συντριπτικής πλειοψηφίας των μετρητών ισχύος μικροκυμάτων, που ονομάζονται βατόμετρα, βασίζεται στη μέτρηση των αλλαγών στη θερμοκρασία ή στην αντίσταση των στοιχείων στα οποία διαχέεται η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που μελετώνται. Τα όργανα που βασίζονται σε αυτό το φαινόμενο περιλαμβάνουν θερμιδομετρικούς μετρητές ισχύος και θερμίστορ. Τα βατόμετρα που χρησιμοποιούν στοχαστικά φαινόμενα (ηλεκτρομηχανικές δυνάμεις) και τα βατόμετρα που λειτουργούν στο φαινόμενο Hall έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Η ιδιαιτερότητα του πρώτου από αυτά είναι η δυνατότητα μετρήσεων απόλυτης ισχύος και του δεύτερου - μέτρησης ισχύος ανεξάρτητα από το συντονισμό της διαδρομής RF.

Με βάση τη μέθοδο συμπερίληψης στη διαδρομή εκπομπής, τα βατόμετρα χωρίζονται σε τύπο εκπομπής και απορροφητικό. Το μεταδιδόμενο βατόμετρο είναι μια συσκευή τεσσάρων ακροδεκτών στην οποία απορροφάται μόνο ένα μικρό μέρος της συνολικής ισχύος. Ένα βατόμετρο τύπου απορρόφησης, το οποίο είναι ένα δίκτυο δύο τερματικών, συνδέεται στο τέλος της γραμμής μεταφοράς και ιδανικά, όλη η ισχύς του προσπίπτοντος κύματος απορροφάται σε αυτό. Ένα βατόμετρο μεταδιδόμενου τύπου βασίζεται συχνά σε έναν μετρητή τύπου απορρόφησης που συνδέεται με τη διαδρομή μέσω ενός κατευθυντικού συζεύκτη.

2. Θερμιδομετρητές ισχύος

Οι θερμιδομετρικές μέθοδοι μέτρησης ισχύος βασίζονται στη μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια στην αντίσταση του φορτίου, που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του μετρητή. Η ποσότητα της παραγόμενης θερμότητας καθορίζεται από τις αλλαγές θερμοκρασίας στο φορτίο ή στο περιβάλλον στο οποίο μεταφέρεται η θερμότητα. Υπάρχουν στατικά (αδιαβατικά) και ροής (μη αδιαβατικά) θερμιδόμετρα. Στο πρώτο, η ισχύς μικροκυμάτων διαχέεται σε ένα θερμικά μονωμένο φορτίο και στο δεύτερο, παρέχεται συνεχής ροή θερμιδομετρικού υγρού. Οι θερμιδομετρικοί μετρητές σάς επιτρέπουν να μετράτε την ισχύ από μερικά milliwatts έως εκατοντάδες κιλοβάτ. Τα στατικά θερμιδόμετρα μετρούν τα χαμηλά και μεσαία επίπεδα ισχύος, ενώ τα θερμιδόμετρα ροής τα μεσαία και υψηλά επίπεδα ισχύος.

Η συνθήκη θερμικής ισορροπίας στο θερμιδομετρικό φορτίο έχει τη μορφή

όπου P είναι η ισχύς μικροκυμάτων που διαχέεται στο φορτίο. ΤΚαι Τ 0- φορτίο και θερμοκρασία περιβάλλοντος, αντίστοιχα. Με , Μ- ειδική θερμοχωρητικότητα και μάζα του θερμιδομετρικού σώματος. κ-συντελεστής θερμικής διάχυσης. Η λύση της εξίσωσης παρουσιάζεται στη μορφή

(2)

Οπου τ =γ Μ / κ- θερμική χρονική σταθερά.

Στην περίπτωση ενός στατικού θερμιδομέτρου, ο χρόνος μέτρησης είναι πολύ μικρότερος από τη σταθερά τ και ισχύς μικροκυμάτων σύμφωνα με τον τύπο 1 θα:

(3,α)

Εδώ ο ρυθμός μεταβολής της θερμοκρασίας στο φορτίο μετριέται σε βαθμούς s -1, Μ-σε g, ντο- σε J (g deg) -1, R- στο W.

Αν Μεέχει τη διάσταση cal (g deg) -1, τότε

(3,β)

Τα κύρια στοιχεία των στατικών θερμιδομέτρων είναι ένα θερμικά μονωμένο φορτίο και μια συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας. Είναι εύκολο να υπολογιστεί η απορροφούμενη ισχύς μικροκυμάτων από τον μετρούμενο ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας και τη γνωστή θερμοχωρητικότητα του φορτίου.

Τα όργανα χρησιμοποιούν μια ποικιλία απολήξεων υψηλής συχνότητας από στερεό ή υγρό διηλεκτρικό υλικό με απώλειες ή με τη μορφή πλάκας ή φιλμ υψηλής αντίστασης. Για τον προσδιορισμό των μεταβολών της θερμοκρασίας χρησιμοποιούνται θερμοστοιχεία και διάφορα θερμόμετρα.

Ας εξετάσουμε ένα στατικό θερμιδόμετρο, στο οποίο μειώνονται οι απαιτήσεις για θερμομόνωση και δεν χρειάζεται να προσδιοριστεί η θερμοχωρητικότητα Τ ντοθερμιδομετρική προσάρτηση (Εικ. 1 ). Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί τη μέθοδο αντικατάστασης. Σε αυτό για τη βαθμονόμηση της συσκευής 4 , μετρώντας την αύξηση της θερμοκρασίας καθώς η μετρούμενη ισχύς που παρέχεται στον βραχίονα διαχέεται 1 , χρησιμοποιείται γνωστή ισχύς συνεχούς ρεύματος ή χαμηλής συχνότητας, που παρέχεται στον βραχίονα 2. Υποτίθεται ότι η θερμοκρασία του ακροφυσίου 3 αλλάζει εξίσου όταν διαχέονται ίσες τιμές ισχύος μικροκυμάτων και συνεχούς ρεύματος. Τα στατικά θερμιδόμετρα μπορούν να μετρήσουν ισχύ πολλών milliwatt με σφάλμα μικρότερο από ±1%.

Ρύζι. 1

Τα κύρια στοιχεία ενός θερμιδομέτρου ροής είναι: ένα φορτίο, όπου η ενέργεια των ηλεκτρομαγνητικών δονήσεων μετατρέπεται σε θερμότητα, ένα σύστημα κυκλοφορίας ρευστού και ένα μέσο για τη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του εισερχόμενου και εξερχόμενου ρευστού που ρέει μέσω του φορτίου. Μετρώντας αυτή τη διαφορά θερμοκρασίας σε σταθερή κατάσταση, η μέση ισχύς μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

(4)

Οπου υ - ρυθμός ροής θερμιδομετρικού υγρού, cm 3 s -1; ρε- πυκνότητα υγρού, g cm -3; Δ Τ - διαφορά θερμοκρασίας, K; Με,θερμίδες (g deg) -1.

Τα θερμιδόμετρα ροής διακρίνονται από τον τύπο του συστήματος κυκλοφορίας (ανοιχτό και κλειστό), από τον τύπο θέρμανσης (άμεση και έμμεση) και από τη μέθοδο μέτρησης (πραγματική θερμιδομετρία και αντικατάσταση).

Σε θερμιδομετρητές ανοιχτού τύπου χρησιμοποιείται συνήθως νερό, το οποίο από το δίκτυο ύδρευσης εισέρχεται πρώτα στη δεξαμενή για να σταθεροποιήσει την πίεση και μετά στο θερμιδόμετρο. Σε θερμιδομετρητές κλειστού τύπου, το θερμιδομετρικό υγρό κυκλοφορεί σε κλειστό σύστημα. Φουσκώνεται συνεχώς με αντλία και ψύχεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος πριν εισέλθει ξανά στο θερμιδόμετρο.

Με την άμεση θέρμανση, η ισχύς RF απορροφάται απευθείας από το κυκλοφορούν υγρό. Με έμμεση θέρμανση, το κυκλοφορούν υγρό χρησιμοποιείται μόνο για την αφαίρεση θερμότητας από το φορτίο. Η έμμεση θέρμανση επιτρέπει τη λειτουργία σε ένα ευρύτερο φάσμα συχνοτήτων και ισχύος, καθώς οι λειτουργίες μεταφοράς θερμότητας διαχωρίζονται από τις λειτουργίες απορρόφησης ενέργειας ραδιοσυχνοτήτων και αντιστοίχισης φορτίου.

Ρύζι. 2 .

Το διάγραμμα της αληθινής θερμιδομετρικής μεθόδου φαίνεται στο (Εικ. 2 .). Η μετρούμενη ισχύς ραδιοσυχνοτήτων διαχέεται στο φορτίο 1 και μεταφέρει άμεσα ή έμμεσα ενέργεια στο ρέον ρευστό. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του υγρού που εισέρχεται και εξέρχεται από το φορτίο μετράται χρησιμοποιώντας θερμομπλόκ 2. Η ποσότητα του υγρού που ρέει στο σύστημα ανά μονάδα χρόνου μετράται με ροόμετρο 3. Φυσικά, η ροή του υγρού κατά τη διάρκεια τέτοιων μετρήσεων πρέπει να είναι σταθερή.

Τα σφάλματα μέτρησης ισχύος ραδιοσυχνοτήτων στο εξεταζόμενο κύκλωμα σχετίζονται με διάφορους παράγοντες. Πρώτα από όλα η φόρμουλα 4 δεν λαμβάνει υπόψη τη μεταφορά θερμότητας που υπάρχει μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του θερμιδομέτρου και την απώλεια θερμότητας στο φορτίο ραδιοσυχνοτήτων και στις σωληνώσεις. Διάφορες τεχνικές σχεδιασμού μπορούν να μειώσουν την επίδραση αυτών των παραγόντων. Η ανομοιομορφία του ρυθμού ροής του θερμιδομετρικού υγρού και η εμφάνιση φυσαλίδων αέρα οδηγούν σε σφάλμα στον προσδιορισμό του ρυθμού ροής του υγρού και σε αλλαγή στην αποτελεσματική θερμοχωρητικότητα του. Για να μειωθεί αυτό το σφάλμα, χρησιμοποιούνται παγίδες φυσαλίδων αέρα και επιτυγχάνεται ομοιόμορφη ροή υγρού χρησιμοποιώντας ρυθμιστή ροής και άλλα μέσα.

Το κύκλωμα μέτρησης που εφαρμόζει τη μέθοδο αντικατάστασης διαφέρει από αυτό που εξετάζεται στο ότι εισάγεται ένα πρόσθετο στοιχείο θέρμανσης σε σειρά με το φορτίο μικροκυμάτων, διαχέοντας την ισχύ της πηγής ρεύματος χαμηλής συχνότητας. Σημειώστε ότι με την έμμεση θέρμανση, η ισχύς του σήματος μικροκυμάτων και η ισχύς του ρεύματος χαμηλής συχνότητας εισάγονται στο ίδιο φορτίο και η ανάγκη για ένα πρόσθετο στοιχείο θέρμανσης εξαφανίζεται.

Υπάρχουν δύο πιθανές μέθοδοι μέτρησης που χρησιμοποιούν τη μέθοδο αντικατάστασης - βαθμονόμηση και ζυγοστάθμιση. Η πρώτη από αυτές είναι η μέτρηση της ισχύος χαμηλής συχνότητας που παρέχεται στο θερμαντικό στοιχείο στην οποία η διαφορά θερμοκρασίας του υγρού στην είσοδο και την έξοδο είναι η ίδια όπως κατά την εφαρμογή ισχύος μικροκυμάτων. Με την ισορροπημένη μέθοδο, μια ορισμένη διαφορά θερμοκρασίας στο υγρό καθορίζεται πρώτα όταν παρέχεται ισχύς χαμηλής συχνότητας P 1, στη συνέχεια παρέχεται η μετρούμενη ισχύς RF P και η ισχύς χαμηλής συχνότητας μειώνεται σε μια τέτοια τιμή P 2 η διαφορά θερμοκρασίας παραμένει η ίδια. Σε αυτή την περίπτωση, P=P 1 -P 2.

Ρύζι. 3 .

Τα σφάλματα μέτρησης που σχετίζονται με τη μεταβλητότητα του ρυθμού ροής του ρευστού κατά τη διάρκεια του κύκλου μέτρησης μπορούν να αποφευχθούν εάν υπάρχει φορτίο 1 στην είσοδο και στην έξοδο (Εικ. 3 ) και το θερμαντικό στοιχείο 2, παρέχουν αντιστάσεις ευαίσθητες στη θερμοκρασία R 1, R 2, R 3, R 4 συνδεδεμένες μέσω κυκλώματος γέφυρας. Με την προϋπόθεση ότι τα ευαίσθητα στη θερμοκρασία στοιχεία είναι πανομοιότυπα, η ισορροπία της γέφυρας θα τηρηθεί για οποιαδήποτε ταχύτητα ροής ρευστού. Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με ισορροπημένο τρόπο.

Τα θεωρούμενα θερμιδόμετρα ροής χρησιμοποιούνται για απόλυτες μετρήσεις, κυρίως σε υψηλά επίπεδα ισχύος. Σε συνδυασμό με βαθμονομημένους κατευθυντικούς ζεύκτες, χρησιμεύουν για βαθμονόμηση μετρητών μέσης και χαμηλής ισχύος. Υπάρχουν σχέδια θερμιδομέτρων ροής για άμεσες μετρήσεις μεσαίας και χαμηλής ισχύος. Ο χρόνος μέτρησης δεν υπερβαίνει τα πολλά λεπτά και το σφάλμα μέτρησης μπορεί να μειωθεί στο 1-2%

Μεταξύ των θερμιδομετρικών βατόμετρων για τη μέτρηση της ισχύος των συνεχών ταλαντώσεων, καθώς και της μέσης ισχύος των ρυθμιζόμενων με παλμό ταλαντώσεων, σημειώνουμε τις συσκευές MZ-11A, MZ-13 και MZ-13/1, οι οποίες καλύπτουν το εύρος των μετρούμενων δυνάμεων από 2 kW έως 3 MW σε συχνότητες έως 37, 5 GHz.

§2. ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ

1. Κύρια χαρακτηριστικά των συχνόμετρων

Ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα της τεχνολογίας μέτρησης είναι η μέτρηση της συχνότητας ή του μήκους κύματος των κραδασμών. Η συχνότητα σχετίζεται με το μήκος κύματος ως εξής: (5)

Οι μετρήσεις της συχνότητας και του μήκους κύματος είναι διαφορετικού χαρακτήρα: η πρώτη βασίζεται στη μέτρηση του χρόνου και η δεύτερη βασίζεται στη μέτρηση του μήκους. Συνήθως, η συχνότητα επιλέγεται ως η κύρια ποσότητα, καθώς η τιμή της δεν εξαρτάται από τις συνθήκες διάδοσης και, εξίσου σημαντικό, υπάρχουν πρότυπα συχνότητας υψηλής ακρίβειας με τα οποία μπορούν να συγκριθούν οι μετρούμενες συχνότητες.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των οργάνων που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της συχνότητας και του μήκους κύματος είναι: σχετικό σφάλμα, ευαισθησία, εύρος μετρούμενων συχνοτήτων και λειτουργική αξιοπιστία.

Το σχετικό σφάλμα μιας συσκευής νοείται ως ο λόγος της διαφοράς μεταξύ της μετρούμενης συχνότητας και της συχνότητας αναφοράς προς την τιμή της συχνότητας αναφοράς. Σύμφωνα με την ακρίβεια, όλες οι συσκευές χωρίζονται σε τρεις ομάδες: χαμηλή ακρίβεια με σχετικό σφάλμα άνω του 0,1%, μεσαία ακρίβεια με σφάλμα (0,01-0,1)% και υψηλή ακρίβεια με σφάλμα μικρότερο από 0,01%. Η ευαισθησία της συσκευής χαρακτηρίζεται από την ελάχιστη ισχύ σήματος που παρέχεται στον μετρητή συχνότητας στον οποίο είναι δυνατή η ανάγνωση συχνότητας.

2. Μετρητές συχνοτήτων συντονισμού

Ρύζι. 4 . Ρύζι. 5 .

Οι μετρητές συχνότητας συντονισμού συνήθως περιέχουν τα ακόλουθα στοιχεία (Εικ. 4 ): ογκομετρικός συντονιστής 2, στοιχεία επικοινωνίας 1, στοιχείο συντονισμού 3, ένδειξη 5 με ή χωρίς ενισχυτή 4. Η σύνδεση μεταξύ της γραμμής εισόδου και της συσκευής ένδειξης με το αντηχείο επιλέγεται βάσει ενός συμβιβασμού μεταξύ της τιμής του φορτωμένου παράγοντα ποιότητας του αντηχείου και της ευαισθησίας της συσκευής. Ο μετρητής συχνότητας συντονίζεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα μετρούμενων ταλαντώσεων μετρώντας τις γεωμετρικές διαστάσεις του συντονιστή. Σε αυτή την περίπτωση, οι διαστάσεις του μήκους κύματος ή της συχνότητας συντονισμού καθορίζονται από τη θέση των στοιχείων συντονισμού τη στιγμή του συντονισμού, η οποία καθορίζεται από τη συσκευή ένδειξης. Ως δείκτες, χρησιμοποιείται συχνότερα μια μικροπαράμετρος συνεχούς ρεύματος και όταν αλλάζει η συχνότητα των διαμορφωμένων ταλαντώσεων, χρησιμοποιείται ένας παλμογράφος ή ένας ενισχυτής μέτρησης. Υπάρχουν δύο τρόποι για να ενεργοποιήσετε τον μετρητή συχνότητας - με ένδειξη της ρύθμισης σύμφωνα με το μέγιστο ρεύμα της συσκευής (κύκλωμα διέλευσης) και το ελάχιστο ρεύμα (κύκλωμα απορρόφησης ή απορρόφησης). Το πρώτο σχήμα, το οποίο έχει γίνει πιο διαδεδομένο, φαίνεται στο (Εικ. 5) . Ένας συντονιστής με στοιχεία σύζευξης και μια συσκευή συντονισμού συχνότητας φαίνεται στο (Εικ. 5.α), το ισοδύναμο κύκλωμα φαίνεται στο (Εικ. 5 Β). Όταν αποσυντονιστεί ο συντονισμός του μετρητή συχνότητας, η ένδειξη της συσκευής ένδειξης είναι μηδέν. Τη στιγμή του συντονισμού, το μέγιστο ρεύμα ρέει μέσω της συσκευής (βλ. 5.γ).

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι χρήσιμο ένα δεύτερο κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός μετρητή συχνότητας συντονισμού - με ένδειξη του ελάχιστου ρεύματος στο. αντήχηση. Η δομή ενός τέτοιου αντηχείου φαίνεται στο (Εικ. 6α), το ισοδύναμο κύκλωμα φαίνεται στο (Εικ. 6β). Σε συχνότητες διαφορετικές από τον συντονισμό, η σύνθετη αντίσταση εισόδου ενός παράλληλα συνδεδεμένου κυκλώματος είναι μικρή και μετατρέπεται σε κύκλωμα. ανιχνευτής μέσω ενός τμήματος μήκους λ/4, δεν εισάγει αισθητές αλλαγές στο κύριο κύκλωμα. Ως αποτέλεσμα, μέσω της συσκευής δείκτη του μετρητή συχνότητας, πραγματοποιείται η αντίστοιχη συχνότητα των μετρούμενων ταλαντώσεων αλλάζοντας τις γεωμετρικές διαστάσεις του συντονιστή. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή του μήκους κύματος ή της συχνότητας συντονισμού καθορίζεται από τη θέση των στοιχείων συντονισμού τη στιγμή του συντονισμού, η οποία σημειώνεται από τη συσκευή ένδειξης. Ένα μικροαμπερόμετρο DC χρησιμοποιείται συχνότερα ως δείκτες και κατά τη μέτρηση της συχνότητας των διαμορφωμένων ταλαντώσεων χρησιμοποιείται ένας παλμογράφος ή ένας ενισχυτής μέτρησης. Υπάρχουν δύο τρόποι για να ενεργοποιήσετε τον μετρητή συχνότητας - με ένδειξη της ρύθμισης σύμφωνα με το μέγιστο ρεύμα της συσκευής (κύκλωμα διέλευσης) και το ελάχιστο ρεύμα (κύκλωμα απορρόφησης ή απορρόφησης). Το πρώτο σχήμα, το οποίο έχει γίνει πιο διαδεδομένο, φαίνεται στο (Εικ. 2 ). Ένας συντονιστής με στοιχεία σύζευξης και μια συσκευή επανασυντονισμού συχνότητας φαίνεται στο (Εικ. 2α), το ισοδύναμο κύκλωμά του φαίνεται στο (Εικ. 26 ). Όταν ο συντονιστής του μετρητή συχνότητας αποσυντονιστεί, η ένδειξη της συσκευής ένδειξης είναι μηδέν. Τη στιγμή του συντονισμού, το μέγιστο ρεύμα ρέει μέσω της συσκευής (βλ. 2v).

Ρύζι. 6 .

Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των μετρητών συχνότητας συντονισμού Διαφέρουν κυρίως στον τύπο των ταλαντωτικών συστημάτων.

On (Εικ. 7 ) εμφανίζει συσκευές συντονισμού με στοιχεία επικοινωνίας και συντονισμού, που χρησιμοποιούνται συχνότερα σε μετρητές συχνοτήτων συντονισμού. On (Εικ. 7α) φαίνεται ο σχεδιασμός ενός συντονιστή με τη μορφή τμήματος τετάρτου κύματος ομοαξονικής γραμμής. Ο συντονιστής συνδέεται με τη γεννήτρια ραδιοσυχνοτήτων και τη συσκευή μέτρησης μέσω βρόχων που βρίσκονται στο πλευρικό τοίχωμα. Ο συντονιστής ρυθμίζεται αλλάζοντας το μήκος του κεντρικού αγωγού. Η κλίμακα του μικρομέτρου που συνδέεται με τον κεντρικό αγωγό είναι διαβαθμισμένη σε μήκη κύματος ή εφοδιάζεται με καμπύλη βαθμονόμησης. Η επαφή RF μεταξύ του εσωτερικού αγωγού και του ακραίου τοιχώματος του συντονιστή σχηματίζεται χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή. Το αντίθετο άκρο του αντηχείου κλείνει με μεταλλικό κάλυμμα. Λόγω του φαινομένου χωρητικής ακμής, το μήκος συντονισμού στο ελεύθερο άκρο του κεντρικού αγωγού είναι ελαφρώς μικρότερο από λ/4.

Οι μετρητές συχνότητας ομοαξονικού τύπου χρησιμοποιούνται κυρίως στο εύρος μήκους κύματος 3-300 cm Το εύρος ρύθμισης των συχνόμετρων με κινούμενο κεντρικό αγωγό είναι 2:1. Το σφάλμα των μετρητών συχνότητας ομοαξονικού σχεδιασμού είναι (0,05-0,1)% και εξαρτάται από τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της συσκευής και την ακρίβεια της βαθμονόμησης.

Ρύζι. 7 .

Σε υψηλότερες συχνότητες στην περιοχή μικροκυμάτων, χρησιμοποιούνται μετρητές συχνότητας συντονισμού με τη μορφή κυλινδρικών ογκομετρικών συντονιστών. Αντηχεία που διεγείρονται από κραδασμούς τύπου H O 011 και H O 111 έχουν μεγαλύτερη ευρυζωνικότητα και υψηλότερο παράγοντα ποιότητας.

Στην περίπτωση αντηχείων που βασίζονται σε δονήσεις του τύπου H O 011, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ακραία πλάκα χωρίς επαφή για την αλλαγή του μήκους του κυλίνδρου (βλ. 7, β), αφού οι τρέχουσες γραμμές δονήσεων αυτού του τύπου έχουν τη μορφή κύκλων στη διατομή του κυλίνδρου. Η παρουσία ενός κενού είναι απαραίτητη για την εξάλειψη άλλων τύπων δονήσεων των οποίων οι γραμμές ρεύματος διέρχονται από το διάκενο. Το πεδίο αυτών των κραδασμών, διεγερμένο στο χώρο πίσω από την πλάκα, απορροφάται σε ένα ειδικό απορροφητικό στρώμα. Οι πιο επικίνδυνοι είναι οι κραδασμοί του τύπου E O 111, οι οποίοι έχουν την ίδια συχνότητα συντονισμού με το H O 011. Για την καταστολή του, εκτός από τα μέτρα που αναφέρονται παραπάνω, η επιλογή και η διάταξη των στοιχείων ζεύξης έχουν μεγάλη σημασία, λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά στη διαμόρφωση των πεδίων ταλάντωσης της μορφής H O 011 και E O 111. Στην περίπτωση που εξετάζεται, το στοιχείο ζεύξης είναι μια στενή σχισμή κομμένη κατά μήκος της γεννήτριας του κυλίνδρου και κατά μήκος του στενού τοιχώματος του κυματοδηγού τροφοδοσίας. Αυξημένες απαιτήσεις επιβάλλονται στην προσεκτική κατασκευή του αντηχείου, καθώς ακόμη και μια ελαφρά ασυμμετρία μπορεί να οδηγήσει σε διέγερση κραδασμών τύπου E O 111 και σε μείωση του συντελεστή ποιότητας του αντηχείου, φτάνοντας τις 50.000 στην περιοχή μήκους κύματος των 10 cm. .

Το σφάλμα στη μέτρηση της συχνότητας με συχνόμετρο συντονισμού εξαρτάται από την ακρίβεια της προσαρμογής του στον συντονισμό, από την τελειότητα του μηχανικού συστήματος και τη βαθμονόμηση, καθώς και από την επίδραση της υγρασίας και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.

Η ακρίβεια του συντονισμού στον συντονισμό εξαρτάται από τον φορτωμένο συντελεστή ποιότητας του αντηχείου Q και το σφάλμα της συσκευής ένδειξης:

(6)

Οπου Δ φά- αποσυντονισμός συχνότητας στην οποία το πλάτος του ρεύματος εισέρχεται ΕΝΑφορές μικρότερο από το τρέχον πλάτος στον συντονισμό. Μειώνω Δ φά / φά 0 , πρέπει να επιλέξετε ΕΝΑόσο το δυνατόν πιο κοντά στην ενότητα, δηλαδή είναι απαραίτητο να υπάρχει μια ακριβής συσκευή ένδειξης που να επισημαίνει μικρές αλλαγές στο ρεύμα. Οπότε αν Α= 1.02 λοιπόν Δ φά / φά 0 = 1/ 10 Q nκαι στο Q n=5000 αποδεικνύεται Δ φά / φά 0 =2·10 -5.

Σε μετρητές συχνότητας συντονισμού με συντελεστή υψηλής ποιότητας, εισάγεται ένα ορισμένο σφάλμα λόγω μηχανικής ανακρίβειας ρύθμισης λόγω οπισθοδρόμησης στον κινητήρα, αναξιόπιστων επαφών μεταξύ των κινούμενων μερών του συντονιστή κ.λπ.

Όσο μεγαλύτερο είναι το εύρος συχνοτήτων για το οποίο έχουν σχεδιαστεί οι μετρητές συχνότητας, τόσο μεγαλύτερο είναι το σφάλμα μέτρησης που σχετίζεται με την ανακρίβεια των μετρήσεων ανάγνωσης. Αυτό το σφάλμα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

Οπου Δl- σφάλμα στον προσδιορισμό της θέσης του στοιχείου συντονισμού, που αντιστοιχεί συνήθως στην τιμή μιας διαίρεσης και ίσο με 0,5-10 μικρά. Για να είναι αυτό το σφάλμα το ίδιο σε όλο το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας, είναι απαραίτητο να υπάρχει df / δλαναλογικά φά 0 .

Οι μετρητές συχνότητας συντονισμού συνήθως βαθμονομούνται συγκρίνοντας τις ενδείξεις τους με τις ενδείξεις μιας συσκευής αναφοράς σε διαφορετικές συχνότητες. Αποδεκτή ακρίβεια επιτυγχάνεται εάν το σφάλμα του τυπικού μετρητή συχνότητας, μαζί με το σφάλμα της μεθόδου, είναι πέντε φορές μικρότερο από το σφάλμα της βαθμονομημένης συσκευής.

Μια αλλαγή στη διηλεκτρική σταθερά του αέρα, που προκαλείται από τη μεταβλητότητα της θερμοκρασίας και της υγρασίας του, οδηγεί σε αλλαγή της συχνότητας συντονισμού του μετρητή συχνότητας και κατά συνέπεια σε σφάλμα μέτρησης. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτό το σφάλμα φτάνει τα 5 10 -5.

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αλλάζει, οι γεωμετρικές διαστάσεις του συντονιστή αλλάζουν και αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί σε σφάλμα στη μέτρηση της συχνότητας. Το σφάλμα από αυτήν την αιτία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

Δ φά / φά 0 =- αkΔT (8)

όπου α είναι ο γραμμικός συντελεστής θερμοκρασίας διαστολής του υλικού του συντονιστή. κ-συντελεστής ανάλογα με τη σχεδίαση του αντηχείου. Για κυλινδρικούς συντονιστές ( κ=1), από χαλκό, μια αλλαγή θερμοκρασίας 1°C δίνει σφάλμα συχνότητας 2 10 -5.

Ο πίνακας δείχνει τις κύριες παραμέτρους ορισμένων μετρητών συχνότητας συντονισμού σε λειτουργίες συνεχούς παραγωγής (CW) και διαμόρφωσης παλμού (PM). Το σφάλμα μέτρησης για όλες τις δεδομένες συσκευές είναι 0,05%. Η τελευταία στήλη δίνει την αντίσταση του ομοαξονικού στοιχείου εισόδου ή τη διατομή του ορθογώνιου κυματοδηγού.

Οι συσκευές που αναφέρονται στον πίνακα αποτελούνται από έναν συντονιστή, έναν μεταβλητό εξασθενητή 10 dB, έναν ενισχυτή και έναν δείκτη. Στους μετρητές συχνοτήτων Ch2-31-Ch2-33, χρησιμοποιούνται κυλινδρικοί συντονιστές ως σύστημα συντονισμού, διεγερμένοι από κραδασμούς του τύπου H O 112 και σε άλλους μετρητές συχνοτήτων, χρησιμοποιούνται συντονιστές ομοαξονικού τύπου. Οι συντονιστές συνδέονται σε ένα κύκλωμα διέλευσης.

Παράμετροι συχνόμετρων συντονισμού

3. Μετρητές ετεροδύνων συχνοτήτων.

Οι πιο ακριβείς μετρητές συχνότητας είναι συσκευές που βασίζονται στη σύγκριση της συχνότητας του υπό μελέτη σήματος με τη συχνότητα μιας εξαιρετικά σταθερής πηγής. Υπάρχουν διαφορετικές μέθοδοι σύγκρισης συχνοτήτων: μηδενικοί παλμοί, γεννήτρια παρεμβολής και διαδοχική μείωση συχνότητας.

Ρύζι. 8 . Ρύζι. 9 .

Στο γραμμικό στοιχείο ανάμειξης (Εικ. 8 ) παρέχεται ένα σήμα RF με άγνωστη συχνότητα f xκαι ένα σήμα με συχνότητα φά όπαπό την πηγή αναφοράς. Η έξοδος του μίκτη παράγει σήματα με τις ίδιες συχνότητες, καθώς και τις αρμονικές τους και σήματα με συχνότητες παλμού. Δεδομένου ότι τα πλάτη των αρμονικών συνιστωσών είναι μικρά, και επομένως τα σήματα της διαφοράς συχνότητας τους είναι επίσης μικρά, είναι βολικό να χρησιμοποιείται ένα σήμα με συχνότητα παλμού για ένδειξη φά σι = φά Χ – φά όπ =0 . Εξ ου και το όνομα της μεθόδου - η μέθοδος μηδενικού ρυθμού. Στην έξοδο του μη γραμμικού στοιχείου, μια ένδειξη είναι ενεργοποιημένη, για παράδειγμα ένα τηλέφωνο, που εκπέμπει μόνο σήματα συχνότητας ήχου. Εάν αλλάξετε ομαλά τη συχνότητα του ταλαντωτή αναφοράς, τότε πότε φά Χ - φά όπ <15000 Гц в телефоне появляется тон разностной частоты, который понижается три сближении φά ΧΚαι φά όπ .

On (Εικ. 9 ) δείχνει τη φύση της αλλαγής φά σισε σταθερή άγνωστη συχνότητα φά Χκαι ρυθμίσιμη συχνότητα φά όπ. Στο φά σι <16 Hz το ανθρώπινο αυτί παύει να αντιλαμβάνεται χαμηλές συχνότητες και ως αποτέλεσμα το σφάλμα μπορεί να φτάσει τα 32 Hz. Για να μειώσετε το σφάλμα, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια μέτρηση "πιρούνι": θυμηθείτε με το αυτί έναν συγκεκριμένο τόνο παλμού, για παράδειγμα, που αντιστοιχεί στη συχνότητα φά op1. Στη συνέχεια σημειώστε τη συχνότητα φά op2, στο οποίο ακούγεται ο ίδιος κτυπητικός τόνος στο τηλέφωνο. Συχνότητα αναζήτησης φά Χείναι ο αριθμητικός μέσος όρος των σημειωμένων συχνοτήτων.

Σε πραγματικές συνθήκες, οι αρμονικές συνιστώσες των κύριων σημάτων παράγονται ταυτόχρονα στον μίκτη, επομένως σημειώνονται μηδενικοί παλμοί όταν οι αρμονικές συχνότητες είναι ίσες nf Χ=m φά όπ, Οπου n , t=1,2,3... Για να εξαλείψετε το σφάλμα στην επιλογή μιας αρμονικής σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει πρώτα να μετρήσετε κατά προσέγγιση την άγνωστη συχνότητα χρησιμοποιώντας κάποια μέθοδο, για παράδειγμα, μια συντονισμένη.

Εάν η μετρούμενη συχνότητα βρίσκεται εκτός του εύρους συχνοτήτων του ταλαντωτή αναφοράς, τότε μετράται με τη μέθοδο beat μεταξύ των αρμονικών συνιστωσών και του σήματος θεμελιώδη συχνότητα. Οπότε αν φά Χ << φά όπ, στη συνέχεια συντονίστε εναλλάξ τον ταλαντωτή αναφοράς σε μηδενικούς ρυθμούς με οποιεσδήποτε δύο γειτονικές αρμονικές συνιστώσες της μετρούμενης συχνότητας: φά op1 =σελ φά Χκαι στ op2 =(n±1) φά Χ .

. (9)

Εάν f x 1 >>f oа, τότε συντονίστε τον ταλαντωτή αναφοράς σε δύο τέτοιες συχνότητες f op1 και f op2 έτσι ώστε f x =m f op1 και f x =(m±1)f op2. Επειτα

( 10 )

Δεδομένου ότι είναι δύσκολο να κατασκευαστεί ένας ταλαντωτής αναφοράς με ομαλό συντονισμό και σταθερότητα υψηλής συχνότητας, καταφεύγουν στη μέθοδο παρεμβολής. Σε αυτή την περίπτωση, στο διάγραμμα 1 Μαζί με τη γεννήτρια διακλάδωσης, η συχνότητα της οποίας μπορεί να αλλάξει ομαλά, εισάγεται μια τυπική γεννήτρια με πλέγμα σταθερής συχνότητας. Η διαδικασία μέτρησης είναι η εξής. Η γεννήτρια παρεμβολής ρυθμίζεται διαδοχικά σε μηδενικούς παλμούς με το μετρούμενο σήμα συχνότητας f xκαι με γειτονικές αρμονικές συνιστώσες της συχνότητας αναφοράς της γεννήτριας αναφοράς Τ f xκαι (m+1)f op και στις δύο πλευρές της συχνότητας f x . Οι ενδείξεις στην κλίμακα της γεννήτριας παρεμβολής θα είναι α Χ,α 1, α 2. Στην προκειμένη περίπτωση

(11)

Η ακρίβεια των μετρήσεων είναι μεγαλύτερη, όσο μικρότερη είναι η διαφορά συχνότητας μεταξύ γειτονικών αρμονικών της γεννήτριας αναφοράς, τόσο γραμμική είναι η κλίμακα συντονισμού της γεννήτριας παρεμβολής και τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυσή της.

Όταν η διαφορά συχνότητας φά Χ - φά όπμεγαλύτερη από την οριακή συχνότητα του μετρητή συχνότητας ήχου, μπορεί να εφαρμοστεί διπλή ετεροδυνάμωση χρησιμοποιώντας το κύκλωμα 2 . Οι μετρήσεις που χρησιμοποιούν αυτό το σχήμα είναι πιο ακριβείς, καθώς είναι ευκολότερο να δημιουργηθεί ένας μετρητής συχνότητας με υψηλή σταθερότητα και αυξημένη ακρίβεια μέτρησης χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια παρεμβολής με μικρό εύρος συντονισμού συχνοτήτων.

Τα σφάλματα των ετεροδύνων συχνόμετρων προσδιορίζονται κυρίως από τα σφάλματα των ταλαντωτών χαλαζία και παρεμβολής. Έτσι, οι ταλαντωτές χαλαζία έχουν σχετικό σφάλμα συχνότητας ±10 -8 –10 -9. Η γεννήτρια παρεμβολής εισάγει ένα πρόσθετο σφάλμα λόγω της αλλαγής της συχνότητας της γεννήτριας κατά τις μετρήσεις, της ανακρίβειας της βαθμονόμησης της κλίμακας και του σφάλματος ανάγνωσης. Ως αποτέλεσμα, το σφάλμα τέτοιων συχνόμετρων είναι ±5 10 -6. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η υποδεικνυόμενη τιμή σφάλματος λαμβάνεται μόνο μετά από παρατεταμένη προθέρμανση της συσκευής (έως 1–1,5 ώρες).

§3. Μέτρηση σύνθετης αντίστασης

1. Γενικές πληροφορίες

Ζητήματα μέτρησης της σύνθετης αντίστασης κόμβων ή στοιχείων της διαδρομής RF προκύπτουν κάθε φορά που πρέπει να επιλυθούν. προβλήματα αντιστοίχισης, εύρεση των παραμέτρων ισοδύναμων κυκλωμάτων ή υπολογισμός των χαρακτηριστικών συχνότητας συσκευών μικροκυμάτων.

Ρύζι. 10 .

Η βάση για τον προσδιορισμό της σύνθετης αντίστασης φορτίου είναι η σύνδεσή της με τον συντελεστή στάσιμου κύματος και τη θέση της ελάχιστης τάσης στη γραμμή. Ο πιο διαδεδομένος είναι ο προσδιορισμός της σύνθετης αντίστασης με βάση τις μετρήσεις SWR και τη θέση του ελάχιστου του στάσιμου κύματος χρησιμοποιώντας μια γραμμή μέτρησης. Το αντίστοιχο λειτουργικό διάγραμμα παρουσιάζεται στο (Εικ. 10 ). Η συσκευή της οποίας η σύνθετη αντίσταση πρέπει να μετρηθεί συνδέεται με τη γεννήτρια μικροκυμάτων μέσω της γραμμής μέτρησης. Η βιομηχανία παράγει γραμμές μέτρησης που καλύπτουν το εύρος συχνοτήτων από 0,5 έως 37,5 GHz.

Τα φορητά όργανα για τον προσδιορισμό των σύνθετων αντιστάσεων με βάση τις μετρήσεις SWR και φάσης είναι μετρητές τύπου πόλωσης. Αυτές οι συσκευές χαρακτηρίζονται από ευρυζωνικότητα και υψηλή ακρίβεια. Το εύρος συχνοτήτων που καλύπτουν εκτείνεται από 0,02 έως 16,67 GHz.

Υπάρχουν συσκευές που παρέχουν ημιαυτόματη πανοραμική μέτρηση του SWR ως συνάρτηση της συχνότητας. Αυτές οι συσκευές μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον χρόνο αντιστοίχισης συσκευών, καθώς και να παρατηρήσουν και να μετρήσουν τα χαρακτηριστικά πλάτους-συχνότητας των τετραπόλων. Καλύπτουν το εύρος συχνοτήτων από 0,02 έως 16,67 GHz.

Αυτό το κεφάλαιο εξετάζει την αρχή λειτουργίας της συσκευής, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει τις τιμές σύνθετης αντίστασης των υπό μελέτη συσκευών ως συνάρτηση της συχνότητας απευθείας από ένα κυκλικό διάγραμμα των σύνθετων αντιστάσεων που απεικονίζονται στην οθόνη του καθοδικού σωλήνα ακτίνων. Οι συσκευές αυτού του τύπου καλύπτουν το εύρος συχνοτήτων από 0,11 έως 7 Hz.

2. Μετρητές σύνθετης αντίστασης πόλωσης

Ο μετρητής σύνθετης αντίστασης πόλωσης αποτελείται από ορθογώνια 7 και κυλινδρικά τμήματα 6 κυματοδηγούς και ο κυλινδρικός κυματοδηγός βρίσκεται σε ορθή γωνία προς το ευρύ τοίχωμα του ορθογώνιου κυματοδηγού (Εικ. 11 ). Η επικοινωνία μεταξύ των κυματοδηγών πραγματοποιείται μέσω τριών σχισμών 8 ίδιου μεγέθους, που βρίσκεται σε ίση απόσταση από το κέντρο του κυλινδρικού κυματοδηγού.

Η αρχή λειτουργίας του μετρητή πόλωσης είναι η εξής. Ηλεκτρομαγνητικό N □ 10 - ένα κύμα που διαδίδεται από τη γεννήτρια προς το φορτίο διεγείρει ένα κυκλικά πολωμένο κύμα HO 11 στον κυλινδρικό κυματοδηγό. Αυτό επιτυγχάνεται επιλέγοντας τη θέση και το μέγεθος των σχισμών: δύο σχισμές που βρίσκονται στο ευρύ τοίχωμα του κυματοδηγού βρίσκονται στο μέγιστο της συνιστώσας πεδίου H x , και το τρίτο κενό βρίσκεται στο μέγιστο της συνιστώσας πεδίου H z. Αυτές οι σχισμές διεγείρουν δύο κύματα H O 11 σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό, αμοιβαία κάθετα στο χώρο και μετατοπισμένα στη φάση κατά γωνία π/2. Το τελευταίο είναι συνέπεια της χρονικής μετατόπισης κατά π/2 των συνιστωσών του πεδίου X x και H z σε έναν ορθογώνιο κυματοδηγό. Εφόσον επιλέγοντας το μέγεθος των σχισμών είναι δυνατό να επιτευχθεί ισότητα στα πλάτη των διεγερμένων κυμάτων, το κύμα σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό θα έχει κυκλική πόλωση.

Ρύζι. 11 .

Εάν αλλάξετε την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος σε έναν ορθογώνιο κυματοδηγό, τότε ένα κύμα με την αντίθετη φορά της περιστροφής του πεδίου διεγείρεται σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό. Προφανώς, εάν υπάρχει ανακλώμενο κύμα σε έναν ορθογώνιο κυματοδηγό, σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό θα υπάρχουν δύο κύματα H O 11 με αντίθετες κατευθύνσεις κυκλικής πόλωσης. Ως αποτέλεσμα της υπέρθεσης αυτών των κυμάτων, σχηματίζεται ένα κύμα με ελλειπτική πόλωση, το οποίο μεταφέρει τις απαραίτητες πληροφορίες για το μέγεθος του SWR και τη θέση του ελάχιστου του στάσιμου κύματος σε έναν ορθογώνιο κυματοδηγό. Το SWR είναι ίσο με την αναλογία των κύριων αξόνων της έλλειψης, οι τιμές των οποίων αντιστοιχούν στο άθροισμα και τη διαφορά στα πλάτη των προσπίπτων και ανακλώμενων κυμάτων.

Τραπέζι 1

Μέτρηση παραμέτρων γραμμής

3 ξεκινά, ένας θάλαμος διόδου που περιστρέφεται γύρω από τον κυματοδηγό 2 με ανιχνευτή 1 αναπαράγει την κατανομή της έντασης πεδίου σε έναν ορθογώνιο κυματοδηγό και μια πλήρης περιστροφή της κάμερας αντιστοιχεί στην κίνηση του καθετήρα στον ορθογώνιο κυματοδηγό σε μήκος κύματος λv. Η θέση των μικρότερων αξόνων της έλλειψης σχετίζεται μοναδικά με τη θέση του ελάχιστου πεδίου στον ορθογώνιο κυματοδηγό, δηλαδή με τη φάση του συντελεστή ανάκλασης.

Η μέτρηση της φάσης του συντελεστή ανάκλασης συνίσταται στην ανάγνωση κατά μήκος του καντράν 5 τη θέση του θαλάμου διόδου στην οποία η συσκευή ένδειξης δείχνει την ελάχιστη τιμή. Ο θάλαμος της διόδου περιστρέφεται χρησιμοποιώντας έναν περιστρεφόμενο σύνδεσμο 3. Η κλίμακα ανάγνωσης «φάσης» είναι ένα ημικύκλιο που χωρίζεται με σημάδια σε 180 ίσα μέρη, έτσι ώστε η τιμή κάθε διαίρεσης κλίμακας να αντιστοιχεί στις 2° της μετρούμενης γωνίας φάσης. Η ακρίβεια της ανάγνωσης φάσης του συντελεστή ανάκλασης με χρήση βερνιέρου είναι ±20.

Για την αρχική βαθμονόμηση της συσκευής σε φάση σε σχέση με τη φλάντζα μέτρησης, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε βραχυκύκλωμα, αλλά χρησιμοποιήστε την κλίμακα "συχνότητας" 4, η οποία είναι άκαμπτα συνδεδεμένη με το θάλαμο διόδου και μπορεί να περιστραφεί σε σχέση με το " κλίμακας φάσης». Η κλίμακα «συχνότητας» υπολογίζεται ως εξής. ότι κατά τη ρύθμιση της συχνότητας λειτουργίας, ο θάλαμος της διόδου περιστρέφεται κατά γωνία ίση με την αντίστοιχη αλλαγή στη φάση του κύματος μεταξύ της φλάντζας μέτρησης και του επιπέδου συμμετρίας της συσκευής.

πίνακας 2

Παράμετροι μετρητών πόλωσης

Τύπος συσκευής	Εύρος συχνοτήτων, GHz	Όρια μέτρησης		Σφάλμα μέτρησης		Διαστάσεις του τμήματος RF, mm
			Φάσεις, μοίρες	SWR. % (SWR=1,05÷2)	φάση, rad (SWR=2)
	0,15-1 8,24-2,05				4.1 (σε SWR=1.2) 4.1
Διάμετροι των εξωτερικών και εσωτερικών αγωγών του ομοαξονικού * 2 φαρδιά και στενά τοιχώματα κυματοδηγού,

Ο μετρητής πόλωσης σάς επιτρέπει να προσδιορίζετε την αντίσταση ακόμη και σε υψηλά επίπεδα ισχύος μικροκυμάτων. Για να γίνει αυτό, η συσκευή προβλέπει την αντικατάσταση της διόδου με ένα βύσμα διόδου, το οποίο έχει τις ίδιες διαστάσεις. Ένας μεταβλητός εξασθενητής τοποθετείται μεταξύ του μετρητή πόλωσης και του θαλάμου της εξωτερικής διόδου, ρυθμίζοντας τον οποίο το επίπεδο ισχύος στη δίοδο επιτυγχάνεται εντός των ορίων που αντιστοιχούν στο τετραγωνικό τμήμα του χαρακτηριστικού.

Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε ενισχυτές μέτρησης ως συσκευή ένδειξης όταν εργάζεστε με μετρητές πόλωσης. Οι παράμετροι των μετρητών πόλωσης δίνονται στον Πίνακα. 2 .

3. Πανοραμικοί μετρητές SWR και αντίστασης

Ένας πανοραμικός μετρητής SWR αποτελείται από μια γεννήτρια σάρωσης, έναν μετρητή αναλογίας τάσης με έναν κατευθυντικό ζεύκτη και ένα όργανο παλμογράφου (Εικ. 12 ). Η αρχή λειτουργίας της συσκευής είναι να απομονώνει ένα σήμα ανάλογο με την ισχύ του ανακλώμενου κύματος και στη συνέχεια να μετράει την αναλογία των δυνάμεων των ανακλώμενων και προσπίπτων κυμάτων, η οποία είναι ίση με το τετράγωνο του συντελεστή ανάκλασης.

Μετά την ενίσχυση, αυτή η τάση εισέρχεται στο κανάλι κάθετης εκτροπής του παλμογράφου. Οι οριζόντιες πλάκες του παλμογράφου τροφοδοτούνται με τάση από μια γεννήτρια που λειτουργεί ως διαμορφωτής συχνότητας της γεννήτριας μικροκυμάτων. Ως αποτέλεσμα, παρατηρείται μια καμπύλη του τετραγώνου του συντελεστή ανάκλασης έναντι της συχνότητας στην οθόνη του σωλήνα (καμπύλη 1 στο Σχ. 13 ).

Για τη βαθμονόμηση του SWR σε ορισμένες συχνότητες, χρησιμοποιείται ένας ηλεκτρονικός μεταγωγέας, ο οποίος τροφοδοτεί εναλλακτικά είτε την ενισχυμένη τάση εξόδου του μετρητή αναλογίας είτε μια τάση αναφοράς στο κανάλι κατακόρυφης εκτροπής. Ως αποτέλεσμα, στην οθόνη με φόντο την καμπύλη 1 η φωτεινή γραμμή των μαλλιών είναι ορατή 2. Αλλάζοντας την τάση αναφοράς, επιτυγχάνουμε ευθυγράμμιση της γραμμής παρατήρησης με το σημείο ενδιαφέροντος στην καμπύλη 1. Η τιμή SWR σε αυτό το σημείο υπολογίζεται στην κλίμακα της συσκευής, βαθμονομείται σε τιμές SWR και η συχνότητα προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας έναν ενσωματωμένο μετρητή συχνότητας.

Οι δυσκολίες στην πρακτική εφαρμογή του κυκλώματος συνδέονται με την ανάγκη χρήσης μιας γεννήτριας σάρωσης με γραμμική αλλαγή συχνότητας στο εύρος σάρωσης, καθώς και τα ίδια ή παρόμοια μεταβατικά χαρακτηριστικά και των δύο κατευθυντικών συζευκτών και τα ίδια ή παρόμοια χαρακτηριστικά της διόδου θαλάμους σε όλο το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας. Τυπικά, ένα VOC χρησιμοποιείται ως γεννήτρια σάρωσης. Μια γραμμική αλλαγή στη συχνότητα στο εύρος σάρωσης επιτυγχάνεται με την εφαρμογή περιοδικών εκθετικών παλμών στο σύστημα αργών κυμάτων του λαμπτήρα.

Σε μια άλλη έκδοση του πανοραμικού μετρητή SWR, το σήμα από το θάλαμο διόδου του ζεύκτη, ανάλογο με το πλάτος του ανακλώμενου κύματος στη διαδρομή, τροφοδοτείται απευθείας στις κατακόρυφες πλάκες του παλμογράφου. Η ακρίβεια μέτρησης εξαρτάται τώρα από τη σταθερότητα της ισχύος της γεννήτριας σάρωσης σε όλο το εύρος σάρωσης. Για να σταθεροποιηθούν οι αλλαγές στην ισχύ του σήματος που συμβαίνουν αναπόφευκτα κατά τη διαμόρφωση συχνότητας, η γεννήτρια είναι εξοπλισμένη με αυτόματο ρυθμιστή ισχύος. Μέρος της διακλαδισμένης προσπίπτουσας ισχύος παρέχεται στην είσοδο του αυτόματου κυκλώματος ελέγχου, όπου συγκρίνεται με την τάση αναφοράς. Το σήμα σφάλματος που δημιουργείται από το κύκλωμα εφαρμόζεται στην πρώτη άνοδο του BWO (εσωτερικά ελεγχόμενη σταθεροποίηση) ή σε έναν ηλεκτρικά ελεγχόμενο εξασθενητή (εξωτερική σταθεροποίηση), εξασφαλίζοντας έτσι ένα σταθερό επίπεδο ισχύος σε όλη τη ζώνη συχνοτήτων.

Πίνακας 3.

Παράμετροι αυτόματων πανοραμικών SWR και μετρητών εξασθένησης.

Οι πανοραμικοί μετρητές μπορούν να λειτουργήσουν σε λειτουργία διαμόρφωσης πλάτους με ορθογώνια τάση παλμού με συχνότητα 100 KHz. Μαζί με τον περιοδικό συντονισμό συχνότητας με διαφορετικές περιόδους και τη διακοπή σάρωσης στην επιλεγμένη συχνότητα με αυτόματη μέτρηση, ο χειροκίνητος συντονισμός συχνότητας είναι επίσης δυνατός χρησιμοποιώντας έναν μετρητή συχνότητας με ρύθμιση παρακολούθησης της μετρούμενης τιμής.

Οι πανοραμικοί μετρητές SWR σάς επιτρέπουν να μετράτε την εξασθένηση που εισάγουν τα τετράπολα. Η μέτρηση της εξασθένησης καταλήγει στον προσδιορισμό της αναλογίας των δυνάμεων των σημάτων εξόδου και εισόδου ενός τετραπολικού δικτύου.

Τα αυτόματα πανοραμικά SWR και μετρητές εξασθένησης που παράγονται από τη βιομηχανία καλύπτουν το εύρος συχνοτήτων από 0,02 έως 16,66 GHz. Οι κύριες παράμετροι ορισμένων από αυτές δίνονται στον πίνακα. 3. Στον πίνακα, το A είναι το σύνολο εξασθένησης στην κλίμακα εξασθενητή. Η είσοδος ισχύος RF των τριών πρώτων συσκευών είναι ομοαξονική, ενώ οι υπόλοιπες είναι κυματοδηγοί.

Ένας άλλος τύπος αυτόματων μετρητών είναι οι μετρητές πανοραμικής αντίστασης και οι σύνθετοι μετρητές απολαβής. Τα αποτελέσματα της μέτρησης παρουσιάζονται σε πολικές ή ορθογώνιες συντεταγμένες στην οθόνη ενός παλμογράφου 1Β με τη μορφή της εξάρτησης της συνολικής αντίστασης του υπό μελέτη αντικειμένου ως συνάρτηση της συχνότητας.

Η συσκευή αποτελείται από τρία μπλοκ: μια γεννήτρια σάρωσης, έναν αισθητήρα σύνθετης αντίστασης και έναν δείκτη (Εικ. 14 ). Ο αισθητήρας σύνθετης αντίστασης είναι μια μονάδα HF με τέσσερις κεφαλές μέτρησης, από την έξοδο των οποίων αφαιρούνται οι τάσεις LF. Οι κεφαλές βρίσκονται σε απόσταση λ σε /8 το ένα από το άλλο.

Ρύζι. 14 .

Ας δημιουργήσουμε μια σύνδεση μεταξύ του σήματος στην έξοδο του τετραγωνικού ανιχνευτή της κεφαλής μέτρησης και του συντελεστή ανάκλασης στη γραμμή. Ας γράψουμε την τάση στον πρώτο αισθητήρα στη φόρμα

(13)

όπου ψ=2k z z-ψ n; z - απόσταση μεταξύ ανιχνευτών και φορτίου. ψ n και |Г| -φάση και συντελεστής ανάκλασης από το φορτίο. Ας φανταστούμε την τάση στον πρώτο αισθητήρα ως εξής:

Τότε το ρεύμα που διέρχεται από τον ανιχνευτή με ένα τετραγωνικό χαρακτηριστικό:

(15)

Οπου σι - συνεχής. Το ρεύμα μέσω του ανιχνευτή που συνδέεται με τον τρίτο καθετήρα και χωρίζεται από τον πρώτο κατά απόσταση λ σε /2 είναι ίσο με

(16)

Αντίστοιχα, τα ρεύματα μέσω του δεύτερου και του τέταρτου ανιχνευτή

(17)

(18)

Οι κεφαλές μέτρησης πρέπει να ρυθμίζονται έτσι ώστε . Στη συνέχεια, στην έξοδο του αφαιρέτη που σχετίζεται με την πρώτη και την τρίτη κεφαλή μέτρησης, θα υπάρχει ένα σήμα που ορίζεται από την έκφραση

(19)

και στην έξοδο άλλου αφαιρέτη που συνδέεται με τον δεύτερο και τον τέταρτο. κεφαλές μέτρησης, το σήμα θα παρουσιαστεί στη φόρμα

(20)

Οπου κΚαι κ ’- μόνιμος.

Μετά την ενίσχυση σε κατάλληλους ενισχυτές συνεχούς ρεύματος, αυτά τα σήματα, με μετατόπιση φάσης κατά 90°, τροφοδοτούνται στις οριζόντιες και κάθετες πλάκες του παλμογράφου. Τα πλάτη τους προσαρμόζονται για να εξασφαλίζουν ίση απόκλιση δέσμης και στις δύο κατευθύνσεις. Αυτό σημαίνει ότι όταν η φάση του συντελεστή ανάκλασης αλλάξει κατά 360°, η δέσμη θα σχεδιάσει έναν κύκλο ακτίνας στην οθόνη. που αντιστοιχεί στη μονάδα του συντελεστή ανάκλασης.

Εάν η συχνότητα της γεννήτριας αλλάζει γραμμικά στο χρόνο, τότε αλλάζει και ο μιγαδικός συντελεστής ανάκλασης από το μετρούμενο αντικείμενο, δηλ. αλλαγή |G|=F(f) και ψ n =F(f) . Η δέσμη σχεδιάζει μια καμπύλη, η ακτινική απόκλιση της οποίας είναι ανάλογη του |Г|, και η αζιμουθιακή θέση αντιστοιχεί στο ψ n.

Η ακρίβεια της μέτρησης της σύνθετης αντίστασης σε ένα εύρος συχνοτήτων εξαρτάται από την ταυτότητα των τεσσάρων συσκευών ένδειξης και τη σταθερότητα της ισχύος εξόδου της γεννήτριας διαμορφωμένης συχνότητας καθώς αλλάζει η συχνότητα.

Ο αυτόματος μετρητής σύνθετης αντίστασης RK.4-10 έχει σχεδιαστεί για το εύρος συχνοτήτων 0,11-7 GHz με όρια μέτρησης για μετατόπιση φάσης 0-360°, συντελεστή απολαβής 60 dB και SWR 1,02-2. Σφάλμα μέτρησης: μετατόπιση φάσης 3°, συντελεστής ανάκλασης φάσης 10°, SWR 10% (σε SWR ≤2)

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:

1. Lebedev I.V. Εξοπλισμός και συσκευές μικροκυμάτων. Μ., Ανώτερη Σχολή, τ. Ι, 1970, τομ.

2. Sovetov N.M. Τεχνολογία υπερυψηλών συχνοτήτων. Μ., Ανώτατο Σχολείο, 1976.

3. Kovalenko V.F. Εισαγωγή στην τεχνολογία μικροκυμάτων. Μ., Σοβ. ραδιόφωνο, 1955.

4. Feldshtein A.L., Yavich L.R. Εγχειρίδιο για τα στοιχεία της τεχνολογίας κυματοδηγών. M.–L., Gosenergoizdat, 1963.

5. Krasyuk N.P., Dymovich N.D. ηλεκτροδυναμική και διάδοση ραδιοκυμάτων. Μ., Ανώτατο Σχολείο, 1947.

6. Weinstein L.A. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μ., Σοβ. ραδιόφωνο, 19557

7. Mattei D.L., Young L.E., Jones M.T. Φίλτρα μικροκυμάτων, κυκλώματα αντιστοίχισης και κυκλώματα επικοινωνίας: Per. από τα Αγγλικά Μ., Επικοινωνία, 1971.

Κεφάλαιο 1

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ

Το τι είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα μπορεί εύκολα να απεικονιστεί χρησιμοποιώντας το ακόλουθο παράδειγμα. Εάν ρίξετε ένα βότσαλο στην επιφάνεια του νερού, θα σχηματιστούν κύματα στην επιφάνεια, που απλώνονται σε κύκλους. Μετακινούνται από την πηγή προέλευσής τους (διαταραχή) με μια ορισμένη ταχύτητα διάδοσης. Για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, οι διαταραχές είναι ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που κινούνται στο διάστημα. Ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου προκαλεί αναγκαστικά την εμφάνιση ενός εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου και το αντίστροφο. Αυτά τα πεδία συνδέονται αμοιβαία.

Η κύρια πηγή του φάσματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι το αστέρι του Ήλιου. Μέρος του φάσματος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι. Αυτό το φάσμα βρίσκεται στην περιοχή των 380...780 nm (Εικ. 1.1). Στο ορατό φάσμα, το μάτι αισθάνεται το φως διαφορετικά. Οι ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις με διαφορετικά μήκη κύματος προκαλούν την αίσθηση φωτός με διαφορετικά χρώματα.

Μέρος του φάσματος ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων χρησιμοποιείται για ραδιοτηλεοπτικούς και επικοινωνιακούς σκοπούς. Η πηγή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι ένα σύρμα (κεραία) στο οποίο ταλαντώνονται τα ηλεκτρικά φορτία. Η διαδικασία σχηματισμού πεδίου, που ξεκίνησε κοντά στο σύρμα, σταδιακά, σημείο προς σημείο, καλύπτει ολόκληρο τον χώρο. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος που διέρχεται από το καλώδιο και δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ή μαγνητικό πεδίο, τόσο πιο έντονα είναι τα ραδιοκύματα ενός δεδομένου μήκους που δημιουργούνται από το καλώδιο.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα έχουν τα ακόλουθα κύρια χαρακτηριστικά.

1. Μήκος κύματος lв, είναι η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων του χώρου στην οποία η φάση ενός αρμονικού ηλεκτρομαγνητικού κύματος αλλάζει κατά 360°. Μια φάση είναι μια κατάσταση (στάδιο) μιας περιοδικής διαδικασίας (Εικ. 1.2).

Η επίγεια τηλεοπτική μετάδοση χρησιμοποιεί μετρικά κύματα (MB) και δεκατόμετρα κύματα (UHF), ενώ η δορυφορική μετάδοση χρησιμοποιεί κύματα εκατοστών (CM). Καθώς το εύρος συχνοτήτων SM συμπληρώνεται, το εύρος κυμάτων χιλιοστών (ζώνη Ka) θα κυριαρχείται.

2. Περίοδος ταλάντωσης κυμάτων T-ο χρόνος κατά τον οποίο συμβαίνει μια πλήρης αλλαγή στην ένταση του πεδίου, δηλαδή ο χρόνος κατά τον οποίο ένα σημείο ενός ραδιοκύματος, που έχει κάποια σταθερή φάση, διανύει μια διαδρομή ίση με το μήκος κύματος lв.

3. Συχνότητα ταλαντώσεων του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου φά(αριθμός ταλαντώσεων πεδίου ανά δευτερόλεπτο) καθορίζεται από τον τύπο

Η μονάδα μέτρησης της συχνότητας είναι το hertz (Hz), η συχνότητα με την οποία συμβαίνει μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο. Στη δορυφορική μετάδοση πρέπει κανείς να αντιμετωπίσει πολύ υψηλές συχνότητες ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που μετρώνται σε gigahertz.

Για δορυφορική άμεση τηλεοπτική μετάδοση (SNTV) μέσω της σύνδεσης Space-Earth, χρησιμοποιείται η χαμηλή ζώνη της ζώνης C και μέρος της ζώνης Ku (10,7...12,75 GGi). Το πάνω μέρος αυτών των σειρών χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πληροφοριών κατά μήκος της γραμμής Γη - Διάστημα (Πίνακας 1.1).

4. Ταχύτητα κύματοςΜΕ - την ταχύτητα της διαδοχικής διάδοσης του κύματος από μια πηγή ενέργειας (κεραία).

Η ταχύτητα διάδοσης των ραδιοκυμάτων στον ελεύθερο χώρο (κενό) είναι σταθερή και ίση με την ταχύτητα του φωτός C = 300.000 km/s. Παρά την τόσο μεγάλη ταχύτητα, το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ταξιδεύει κατά μήκος της γραμμής Γη - Διάστημα - Γη σε χρόνο 0,24 s. Στη γη, οι ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές μπορούν να ληφθούν σχεδόν αμέσως οπουδήποτε. Όταν διαδίδεται σε πραγματικό χώρο, για παράδειγμα στον αέρα, η ταχύτητα ενός ραδιοκυμάτων εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου ΜΕστην τιμή του δείκτη διάθλασης του μέσου.

Η συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων F, η ταχύτητα διάδοσής τους C και το μήκος κύματος l σχετίζονται με τη σχέση

lв=C/F, και από τότε F=1/Tτότε lв=С*T.

Αντικαθιστώντας την τιμή ταχύτητας C = 300.000 km/s στον τελευταίο τύπο, παίρνουμε

lv(m)=3*10^8/F(m/s*1/Hz)

Για υψηλές συχνότητες, το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ταλάντωσης μπορεί να προσδιοριστεί με τον τύπο lv(m)=300/F(MHz) Γνωρίζοντας το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ταλάντωσης, η συχνότητα προσδιορίζεται από τον τύπο F(MHz)=300/lv (Μ)

5. Πόλωση ραδιοκυμάτων.Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά συστατικά του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου χαρακτηρίζονται αντίστοιχα από τα διανύσματα Ε και Ν,που δείχνουν την αξία των δυνάμεων του πεδίου και την κατεύθυνσή τους. Η πόλωση είναι ο προσανατολισμός του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου μικύματα σε σχέση με την επιφάνεια της γης (Εικ. 1.2).

Ο τύπος πόλωσης των ραδιοκυμάτων καθορίζεται από τον προσανατολισμό (θέση) της κεραίας εκπομπής σε σχέση με την επιφάνεια της γης. Τόσο η επίγεια όσο και η δορυφορική τηλεόραση χρησιμοποιούν γραμμική πόλωση, δηλαδή οριζόντια Νκαι κάθετη V (Εικ. 1.3).

Τα ραδιοκύματα με οριζόντιο διάνυσμα ηλεκτρικού πεδίου ονομάζονται οριζόντια πολωμένα και αυτά με κατακόρυφο ηλεκτρικό πεδίο ονομάζονται κατακόρυφα πολωμένα. Το επίπεδο πόλωσης των τελευταίων κυμάτων είναι κατακόρυφο και το διάνυσμα Ν(βλ. Εικ. 1.2) βρίσκεται στο οριζόντιο επίπεδο.

Εάν η κεραία εκπομπής είναι εγκατεστημένη οριζόντια πάνω από την επιφάνεια της γης, τότε οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου θα βρίσκονται επίσης οριζόντια. Σε αυτή την περίπτωση, το πεδίο θα προκαλέσει τη μεγαλύτερη ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) στην οριζόντια

Εικόνα 1.4. Κυκλική πόλωση ραδιοκυμάτων:

LZ-αριστερά; RZ-σωστά

κεραία λήψης σε ζώνες. Επομένως, όταν Νπόλωση ραδιοκυμάτων, η κεραία λήψης πρέπει να είναι προσανατολισμένη οριζόντια. Σε αυτή την περίπτωση, θεωρητικά δεν θα υπάρχει λήψη ραδιοκυμάτων σε μια κατακόρυφα τοποθετημένη κεραία, αφού το ηλεκτρικό ηλεκτρικό ρεύμα που προκαλείται στην κεραία είναι μηδέν. Αντίθετα, όταν η κεραία εκπομπής βρίσκεται σε κατακόρυφη θέση, η κεραία λήψης πρέπει επίσης να τοποθετηθεί κατακόρυφα, πράγμα που θα της επιτρέψει να λάβει το υψηλότερο EMF.

Στην τηλεοπτική μετάδοση από τεχνητούς δορυφόρους της Γης (AES), εκτός από τις γραμμικές πολώσεις, χρησιμοποιείται ευρέως η κυκλική πόλωση. Αυτό οφείλεται, παραδόξως, στον πολυσύχναστο χώρο στον αέρα, καθώς υπάρχει μεγάλος αριθμός δορυφόρων επικοινωνίας και δορυφόρων για άμεση (ζωντανή) τηλεοπτική μετάδοση σε τροχιά.

Συχνά σε πίνακες δορυφορικών παραμέτρων δίνουν μια συντομευμένη ονομασία για τον τύπο της κυκλικής πόλωσης - Λ και Ρ.Η κυκλική πόλωση των ραδιοκυμάτων δημιουργείται, για παράδειγμα, από μια κωνική σπείρα στην τροφοδοσία μιας κεραίας εκπομπής. Ανάλογα με την κατεύθυνση της περιέλιξης της σπείρας, η κυκλική πόλωση είναι αριστερά ή δεξιά (Εικ. 1.4).

Αντίστοιχα, πρέπει να εγκατασταθεί ένας πολωτής στην τροφοδοσία μιας επίγειας κεραίας δορυφορικής τηλεόρασης, ο οποίος ανταποκρίνεται στην κυκλική πόλωση των ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από την κεραία εκπομπής του δορυφόρου.

Ας εξετάσουμε τα ζητήματα της διαμόρφωσης των ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας και του φάσματος τους όταν μεταδίδονται από δορυφόρους. Συνιστάται να το κάνετε αυτό σε σύγκριση με τα επίγεια συστήματα εκπομπής.

Ο διαχωρισμός μεταξύ των συχνοτήτων του φορέα εικόνας και του ήχου είναι 6,5 MHz, το υπόλοιπο της κάτω πλευρικής ζώνης (στα αριστερά του φορέα εικόνας) είναι 1,25 MHz και το πλάτος του καναλιού ήχου είναι 0,5 MHz

(Εικ. 1.5). Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, το συνολικό πλάτος του τηλεοπτικού καναλιού θεωρείται ότι είναι 8,0 MHz (σύμφωνα με τα πρότυπα D και K που έχουν υιοθετηθεί στις χώρες της ΚΑΚ).

Ένας τηλεοπτικός σταθμός εκπομπής έχει δύο πομπούς. Το ένα από αυτά μεταδίδει ηλεκτρικά σήματα εικόνας και το άλλο μεταδίδει ήχο, αντίστοιχα, σε διαφορετικές φέρουσες συχνότητες. Μια αλλαγή σε κάποια παράμετρο μιας ταλάντωσης υψηλής συχνότητας φορέα (ισχύς, συχνότητα, φάση κ.λπ.) υπό την επίδραση ταλαντώσεων χαμηλής συχνότητας ονομάζεται διαμόρφωση. Χρησιμοποιούνται δύο κύριοι τύποι διαμόρφωσης: διαμόρφωση πλάτους (AM) και διαμόρφωση συχνότητας (FM). Στην τηλεόραση, τα σήματα εικόνας μεταδίδονται από το AM και ο ήχος από τα FM. Μετά τη διαμόρφωση, οι ηλεκτρικοί κραδασμοί ενισχύονται σε ισχύ, στη συνέχεια εισέρχονται στην κεραία εκπομπής και εκπέμπονται από αυτήν στο διάστημα (αιθέρας) με τη μορφή ραδιοκυμάτων.

Στην επίγεια τηλεοπτική μετάδοση, για διάφορους λόγους, είναι αδύνατη η χρήση FM για μετάδοση σημάτων εικόνας. Στο SM υπάρχει πολύ περισσότερος χώρος στον αέρα και μια τέτοια ευκαιρία υπάρχει. Ως αποτέλεσμα, το δορυφορικό κανάλι (αναμεταδότης) καταλαμβάνει ζώνη συχνοτήτων 27 MHz.

Πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης συχνότητας ενός σήματος υποφέροντος:

χαμηλότερη ευαισθησία σε παρεμβολές και θόρυβο σε σύγκριση με AM, χαμηλή ευαισθησία στη μη γραμμικότητα των δυναμικών χαρακτηριστικών των καναλιών μετάδοσης σήματος, καθώς και σταθερότητα μετάδοσης σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτά τα χαρακτηριστικά εξηγούνται από τη σταθερότητα της στάθμης του σήματος στα κανάλια μετάδοσης, τη δυνατότητα διόρθωσης συχνότητας προ-έμφασης, η οποία έχει ευεργετική επίδραση στην αναλογία σήματος προς θόρυβο, χάρη στην οποία το FM μπορεί να μειώσει σημαντικά την ισχύς πομπού κατά τη μετάδοση πληροφοριών στην ίδια απόσταση. Για παράδειγμα, τα επίγεια συστήματα εκπομπής χρησιμοποιούν πομπούς που είναι 5 φορές πιο ισχυροί για τη μετάδοση σημάτων εικόνας στον ίδιο τηλεοπτικό σταθμό από ό,τι για τη μετάδοση σημάτων ήχου.

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υπάρχει ακριβώς όσο ζει το Σύμπαν μας. Έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη της ζωής στη Γη. Στην πραγματικότητα, αυτή η διαταραχή είναι η κατάσταση ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που κατανέμεται στο διάστημα.

Χαρακτηριστικά της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

Οποιοδήποτε ηλεκτρομαγνητικό κύμα περιγράφεται χρησιμοποιώντας τρία χαρακτηριστικά.

1. Συχνότητα.

2. Πόλωση.

Πόλωση– ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά κυμάτων. Περιγράφει την εγκάρσια ανισοτροπία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η ακτινοβολία θεωρείται πολωμένη όταν όλες οι κυματικές ταλαντώσεις συμβαίνουν στο ίδιο επίπεδο.

Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται ενεργά στην πράξη. Για παράδειγμα, στους κινηματογράφους κατά την προβολή ταινιών 3D.

Χρησιμοποιώντας πόλωση, τα γυαλιά IMAX διαχωρίζουν την εικόνα που προορίζεται για διαφορετικά μάτια.

Συχνότητα– ο αριθμός των κορυφών κυμάτων που περνούν από τον παρατηρητή (στην περίπτωση αυτή, τον ανιχνευτή) σε ένα δευτερόλεπτο. Μετριέται σε Hertz.

Μήκος κύματος– συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ των πλησιέστερων σημείων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, των οποίων οι ταλαντώσεις συμβαίνουν στην ίδια φάση.

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να διαδοθεί σχεδόν σε οποιοδήποτε μέσο: από την πυκνή ύλη μέχρι το κενό.

Η ταχύτητα διάδοσης στο κενό είναι 300 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Για ένα ενδιαφέρον βίντεο σχετικά με τη φύση και τις ιδιότητες των κυμάτων ΗΜ, παρακολουθήστε το παρακάτω βίντεο:

Τύποι ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

Όλη η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαιρείται κατά συχνότητα.

1. Ραδιοκύματα.Υπάρχουν σύντομες, εξαιρετικά κοντές, πολύ μεγάλες, μεγάλες, μεσαίες.

Το μήκος των ραδιοκυμάτων κυμαίνεται από 10 km έως 1 mm και από 30 kHz έως 300 GHz.

Οι πηγές τους μπορεί να είναι τόσο η ανθρώπινη δραστηριότητα όσο και διάφορα φυσικά ατμοσφαιρικά φαινόμενα.

2. . Το μήκος κύματος κυμαίνεται από 1mm έως 780nm και μπορεί να φτάσει έως και τα 429 THz. Η υπέρυθρη ακτινοβολία ονομάζεται επίσης θερμική ακτινοβολία. Η βάση όλης της ζωής στον πλανήτη μας.

3. Ορατό φως.Μήκος 400 - 760/780 nm. Αντίστοιχα, κυμαίνεται μεταξύ 790-385 THz. Αυτό περιλαμβάνει ολόκληρο το φάσμα της ακτινοβολίας που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι.

4. . Το μήκος κύματος είναι μικρότερο από αυτό της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Μπορεί να φτάσει έως και 10 nm. τέτοια κύματα είναι πολύ μεγάλα - περίπου 3x10^16 Hz.

5. Ακτινογραφίες. Τα κύματα είναι 6x10^19 Hz και το μήκος είναι περίπου 10 nm - 5 μ.μ.

6. Κύματα γάμμα.Αυτό περιλαμβάνει κάθε ακτινοβολία που είναι μεγαλύτερη από τις ακτίνες Χ και το μήκος είναι μικρότερο. Η πηγή τέτοιων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι οι κοσμικές, πυρηνικές διεργασίες.

Πεδίο εφαρμογής

Κάπου από τα τέλη του 19ου αιώνα, όλη η ανθρώπινη πρόοδος έχει συνδεθεί με την πρακτική χρήση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Το πρώτο πράγμα που αξίζει να αναφέρουμε είναι η ραδιοεπικοινωνία. Έδωσε στους ανθρώπους την ευκαιρία να επικοινωνήσουν, ακόμα κι αν ήταν μακριά ο ένας από τον άλλο.

Οι δορυφορικές εκπομπές και οι τηλεπικοινωνίες αποτελούν μια περαιτέρω εξέλιξη των πρωτόγονων ραδιοεπικοινωνιών.

Αυτές οι τεχνολογίες είναι που έχουν διαμορφώσει την εικόνα της πληροφορίας της σύγχρονης κοινωνίας.

Πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας θα πρέπει να θεωρούνται τόσο μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις όσο και διάφορες γραμμές ηλεκτροδότησης.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα χρησιμοποιούνται ενεργά σε στρατιωτικές υποθέσεις (ραντάρ, σύνθετες ηλεκτρικές συσκευές). Επίσης, η ιατρική δεν μπορούσε να κάνει χωρίς τη χρήση τους. Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία πολλών ασθενειών.

Οι ακτίνες Χ βοηθούν στον προσδιορισμό της βλάβης στους εσωτερικούς ιστούς ενός ατόμου.

Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση ενός αριθμού λειτουργιών που απαιτούν ακριβή ακρίβεια.

Η σημασία της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην ανθρώπινη πρακτική ζωή είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί.

Σοβιετικό βίντεο για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο:

Πιθανές αρνητικές επιπτώσεις στον άνθρωπο

Αν και χρήσιμες, ισχυρές πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μπορεί να προκαλέσουν συμπτώματα όπως:

Κούραση;

Πονοκέφαλο;

Ναυτία.

Η υπερβολική έκθεση σε ορισμένους τύπους κυμάτων προκαλεί βλάβη στα εσωτερικά όργανα, στο κεντρικό νευρικό σύστημα και στον εγκέφαλο. Αλλαγές στην ανθρώπινη ψυχή είναι πιθανές.

Ένα ενδιαφέρον βίντεο σχετικά με την επίδραση των κυμάτων EM στους ανθρώπους:

Για να αποφευχθούν τέτοιες συνέπειες, σχεδόν όλες οι χώρες στον κόσμο έχουν πρότυπα που διέπουν την ηλεκτρομαγνητική ασφάλεια. Κάθε τύπος ακτινοβολίας έχει τα δικά του κανονιστικά έγγραφα (πρότυπα υγιεινής, πρότυπα ακτινοασφάλειας). Η επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στον άνθρωπο δεν έχει μελετηθεί πλήρως, επομένως ο ΠΟΥ συνιστά την ελαχιστοποίηση της έκθεσής τους.

Γενικές ιδιότητες των διεργασιών κυμάτων.

1. Παραδείγματα και ταξινόμηση διεργασιών κυμάτων κατά φυσική φύση, φύση μεταφοράς ενέργειας, τύπο ταλαντούμενου μεγέθους, σχήμα επιφανειών κυμάτων.

1.1. Ποιες ποσότητες κυμαίνονται σε ένα ηχητικό κύμα, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ένα κύμα στην επιφάνεια του νερού; (τουλάχιστον δύο για κάθε τύπο κυμάτων)

1.2. Δώστε παραδείγματα διαμήκων και εγκάρσιων κυμάτων.

1.3. Ποια κύματα δεν μεταφέρουν ενέργεια στο διάστημα; Δώστε ένα παράδειγμα τέτοιων κυμάτων.

1.4. Δώστε παραδείγματα βαθμωτών και διανυσματικών κυμάτων.

1.5. Δώστε παραδείγματα ταξιδιωτικών και στάσιμων κυμάτων.

2. Χαρακτηριστικά αρμονικών κυμάτων. Περίοδος, συχνότητα, κυκλική συχνότητα, αριθμός κύματος, διάνυσμα κύματος.

2.01. Τι είναι το μήκος κύματος;

2.02. Ποια είναι η σειρά του μήκους κύματος για τα ραδιοκύματα, τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμμα;

2.03. Καθορίστε το εύρος μήκους κύματος για ορατή ακτινοβολία.

2.04. Ποια είναι τα μήκη κύματος για την υπέρυθρη και την υπεριώδη ακτινοβολία;

2.05. Τι είναι η επιφάνεια κύματος;

2.06. Τι τύποι επιφανειών κυμάτων υπάρχουν;

2.07. Σε τι διαφέρει ένα επίπεδο κύμα από ένα σφαιρικό κύμα;

2.08. Τι είναι ένας αριθμός κύματος, σε ποιες μονάδες μετριέται στο σύστημα SI;

2.09. Ποια είναι η φάση των κυμάτων, σε ποιες μονάδες μετριέται στο σύστημα SI;

2.10. Τι είναι το πλάτος κύματος, σε ποιες μονάδες μετριέται στο σύστημα SI;

2.11. Τι είναι ένα διάνυσμα κύματος, σε ποιες μονάδες μετράται το μέτρο του στο σύστημα SI;

2.12. Ποια είναι η περίοδος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, σε ποιες μονάδες μετράται στο σύστημα SI;

2.12. Ποια είναι η κυκλική συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, σε ποιες μονάδες μετριέται στο σύστημα SI;

2.13. Πώς μετριέται το πλάτος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο σύστημα SI;

2.14. Πώς μετριέται η φάση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο σύστημα SI;

3. Γενικευμένη μονοδιάστατη και τρισδιάστατη κυματική εξίσωση. Συνάρτηση κύματος για ένα επίπεδο κύμα που ταξιδεύει κατά μήκος και ενάντια στον άξονα Ox, για ένα επίπεδο κύμα με αυθαίρετο διάνυσμα κύματος.

3.1. Γράψτε την κυματική συνάρτηση για επίπεδα κύματα που ταξιδεύουν κατά μήκος του άξονα Ω.

3.2. Γράψτε την κυματική συνάρτηση για επίπεδα κύματα που ταξιδεύουν ενάντια στον άξονα Ω.

3.3. Γράψτε την κυματική συνάρτηση για τα σφαιρικά κύματα που προέρχονται από την αρχή.

3.4. Γράψτε την κυματική συνάρτηση για επίπεδα κύματα που ταξιδεύουν σε αυθαίρετη κατεύθυνση.

3.5. Ποια εξίσωση υπακούει η κυματική συνάρτηση για επίπεδα βαθμωτά κύματα που ταξιδεύουν κατά μήκος του άξονα Ω?

3.6. Ποια εξίσωση υπακούει η κυματική συνάρτηση για βαθμωτά κύματα στον τρισδιάστατο χώρο;

4. Ομάδα κυμάτων. Ταχύτητα φάσης, η σχέση της με την κυκλική συχνότητα και τον αριθμό κύματος. Ομαδική ταχύτητα, η έκφρασή της ως προς την ταχύτητα φάσης λαμβάνοντας υπόψη τον νόμο της διασποράς του μέσου.

4.01. Τι είναι η ταχύτητα φάσης;

4.02. Ποιος τύπος συσχετίζει την ταχύτητα φάσης και την κυκλική συχνότητα για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο κενό;

4.03. Τι είναι μια ομάδα κυμάτων;

4.04. Ποια είναι η αρχή της υπέρθεσης κυμάτων;

4.05. Ποιο είναι το φάσμα του σήματος;

4.06. Ποιος είναι ο βαθμός μονοχρωματικότητας;

4.07. Τι είναι η ομαδική ταχύτητα;

4.08. Σε ποια περίπτωση η ομαδική ταχύτητα των κυμάτων συμπίπτει με την ταχύτητα φάσης;
4.09. Τι είναι η διακύμανση;

4.10. Ποια διασπορά ονομάζεται κανονική;

4.11. Τι είδους διασπορά ονομάζεται ανώμαλη;

Γενικές ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (EMW)

5. Παραγωγή της κυματικής εξίσωσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Σχέση ταχύτητας φάσης και υλικών σταθερών του μέσου.

5.1. Από ποιες εξισώσεις προκύπτει η εξίσωση EMW;

5.2. Πώς εκφράζεται η ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε σταθερές e 0 m 0;

5.3. Πώς εξαρτάται η ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου;

5.4. Τι είναι ένας διανυσματικός ρότορας;

5.5. Τι είναι οι απόλυτοι και οι σχετικοί δείκτες διάθλασης;

5.6. Ποιοι φακοί και σε ποια κατάσταση δίνουν μια εικονική εικόνα ενός πραγματικού αντικειμένου;

5.7. Ποιοι καθρέφτες και σε ποια κατάσταση δίνουν μια εικονική εικόνα ενός πραγματικού αντικειμένου;

5.8. Ποια είναι η οπτική ισχύς ενός φακού, πώς να την υπολογίσετε;

5.9. Ποια είναι η οπτική ισχύς ενός σφαιρικού καθρέφτη, πώς να την υπολογίσετε;

5.10. Ποια είναι η εστίαση ενός φακού, πώς να το υπολογίσετε;

5.11. Ποια είναι η εστίαση ενός σφαιρικού καθρέφτη, πώς να το υπολογίσετε;

5.12. Είναι ένας αμφίκυρτος γυάλινος φακός στον αέρα συγκλίνοντας ή αποκλίνοντας;

5.13. Συγκλίνει ή αποκλίνει ένας αεροκοίλος φακός στο νερό;

5.14. Ένας αμφίκυρτος γυάλινος φακός στον αέρα συγκλίνει ή αποκλίνει;

5.15. Συγκλίνει ή αποκλίνει ένας αερικός αμφίκυρτος φακός στο νερό;

5.14. Ποιοι φακοί και σε ποια κατάσταση παρέχουν μια μεγεθυμένη εικόνα ενός πραγματικού αντικειμένου;

5.15. Ποιοι καθρέφτες και σε ποια κατάσταση παρέχουν μια μεγεθυμένη εικόνα ενός πραγματικού αντικειμένου;

6. Η σχέση μεταξύ του διανύσματος κύματος, των διανυσμάτων ηλεκτρικής και μαγνητικής έντασης σε ένα επίπεδο ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

6.1. Πώς συνδέονται οι ηλεκτρικές και μαγνητικές εντάσεις μεταξύ τους για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο κενό;

6.2. Πώς να βρείτε την κατεύθυνση διάδοσης των κυμάτων με βάση τις κατευθύνσεις της ηλεκτρικής και μαγνητικής έντασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο κενό;

7. Ογκομετρική ενεργειακή πυκνότητα. Διάνυσμα πυκνότητας ενεργειακής ροής. Ενταση.

7.1. Πόσες φορές θα αυξηθεί η ένταση των κυμάτων όταν το πλάτος αυξηθεί κατά 1,5 φορές;

7.2. Ποιο είναι το διάνυσμα πυκνότητας ροής ενέργειας, σε ποιες μονάδες μετράται η μονάδα του στο σύστημα SI;

7.3. Τι είναι ένα διάνυσμα Poynting;

8. Παλμός EMW. Διάνυσμα πυκνότητας ογκομετρικής ορμής Ελαφριά πίεση.

8.1. Η δράση ποιας δύναμης (ποιες δυνάμεις) εξηγεί την ελαφριά πίεση;

8.2. Πώς σχετίζονται η ογκομετρική ενεργειακή πυκνότητα και το μέτρο του διανύσματος ογκομετρικής πυκνότητας του παλμού EMW;