Prácticamente todos los dispositivos de microondas se acoplan entre sí con una línea de transmisión con una sección transversal uniforme. El concepto de viajar las ondas electromagnéticas en esa línea de transmisión es fundamental para la comprensión de las mediciones de microondas.
En cualquier plano de referencia en una línea de transmisión no se considera que existen dos independientes que viajan las ondas electromagnéticas se mueven en direcciones opuestas. Uno se llama hacia adelante o onda incidente, y el otro a la inversa o refleja la onda. La onda electromagnética se rige por la línea de transmisión y se compone de campos eléctricos y magnéticos asociados con las corrientes eléctricas y voltajes. Cada uno de estos parámetros pueden ser utilizados para examinar las ondas que viajan, pero las mediciones en el desarrollo temprano de la tecnología de microondas a cabo principalmente en las ondas de tensión llevó a la costumbre de referirse sólo a la tensión. Uno de los parámetros de uso muy común es el reflejo de tensión Γ coeficiente, que está relacionado con el incidente, V i, y refleja, las ondas de tensión V r por la ecuación. (1). (1)
Impedancia
La reflexión de tensión Γ coeficiente se relaciona con la impedancia de terminación de la línea de transmisión y la impedancia de la línea en sí. Si una onda se lanza a viajar en una sola dirección en una línea de transmisión uniforme sin reflejos de longitud infinita, no habrá onda reflejada. La impedancia de entrada de la línea de transmisión de esta infinitamente largo se define como su impedancia característica Z 0. Una longitud arbitraria de la línea de transmisión terminada en una impedancia Z 0 también tendrá una impedancia de entrada Z 0. Véase impedancia eléctrica
Si la línea de transmisión se termina en la arbitrariedad compleja carga de impedancia Z L, el coeficiente de reflexión del voltaje complejo Γ L a la terminación está dada por la ecuación. (2).
Incluso cuando no hay una expresión única de Z L y Z 0, como en el caso de las guías de onda uniconductor huecos, el coeficiente de reflexión del voltaje Γ tiene un valor porque es simplemente una relación de tensión. En general, la medición de la impedancia de microondas es la medición de Γ. Tanto la amplitud y la fase de Γ se puede medir por sondeo directo de la onda de voltaje permanente creado a lo largo de una línea de transmisión por las dos ondas que viajan oposición, pero esta es una técnica lenta. Los acopladores direccionales se han utilizado durante muchos años para llevar a cabo mucho más rápido barrido de frecuencias de medición de la magnitud de Γ, y más recientemente el uso de los analizadores de la red automática, bajo control del ordenador ha hecho posible la rápida y medidas precisas de amplitud y fase de Γ sobre frecuencia muy amplia rangos.
El necesario aumento de la potencia de microondas es caro, ya sea la salida de un generador de señales de laboratorio, la potencia de salida de un amplificador de potencia en un satélite, o la energía de cocción de un horno de microondas. Para minimizar este gasto, el poder absoluto debe ser medido. La mayoría de las técnicas implican la conversión de la energía de microondas para calentar la energía que, a su vez, provoca un aumento de la temperatura en un cuerpo físico. Este aumento de la temperatura se mide y es aproximadamente proporcional a la potencia disipada. Todo el dispositivo puede ser calibrado por referencia a las normas de frecuencia eléctrica de baja y la aplicación de las correcciones pertinentes. Véase Radiometría
Los sensores de potencia son simples y pueden hacerse para tener una respuesta de frecuencia muy amplia. Un medidor de potencia se pueden conectar directamente a la salida de un generador a medida disponible una potencia P, o un acoplador direccional puede ser utilizada para permitir la medición de una pequeña fracción de la potencia realmente entregada a la carga.
Dispersión de los coeficientes de
Mientras que la medición del poder absoluto es importante, hay muchas más ocasiones que requieren la medida de poder relativo que es equivalente a la magnitud de la relación de voltaje y se relaciona con la atenuación. También se plantea con frecuencia la necesidad de medir la fase relativa de dos tensiones. Los sistemas de medición que esta capacidad se conocen como analizadores de redes vectoriales, y se utilizan para medir los coeficientes de dispersión de los dispositivos del multi-puerto. El concepto de coeficientes de dispersión es una extensión del coeficiente de reflexión del voltaje aplicado a los aparatos que tienen más de un puerto. El más simple es una de dos puertos. Sus características se puede especificar completamente en términos de una matriz de 2 × 2 de dispersión, los coeficientes de las cuales se indican en la ilustración. La tensión de incidente en el plano de referencia de cada puerto se define como una, y la tensión se refleja es b. Tensiones de A y B están relacionados por la ecuación de la matriz (3), donde (nm S) es la matriz de dispersión de la unión. Escritura de la ecuación. (3) fuera de un dispositivo de dos puertos da las ecuaciones.
Examen de la ecuación. muestra, por ejemplo, que S 11 es el coeficiente de reflexión de tensión mirando al puerto 1, si el puerto 2 está terminado con una carga Z 0 (a 2 = 0).
Heterodino
El principio de heterodinas se utiliza para las mediciones de atenuación de escalar, debido a su amplio rango dinámico y para el análisis de redes vectoriales, debido a su coherencia de fase. La señal de microondas en la frecuencia f s se mezcla con un horno de microondas en la frecuencia del oscilador local f LO, en una mesa de mezclas no lineales. La señal de salida del mezclador a la frecuencia f s - F Lo es una reproducción fiel y amplitud de la fase de la señal de microondas es original, pero con una frecuencia baja, fija de manera que se puede medir simplemente con técnicas de baja frecuencia. Una de las desventajas de la técnica de heterodinas en las frecuencias de microondas más alto es su costo. En consecuencia, el esfuerzo considerable se ha invertido en el desarrollo de analizadores de red multipuerto que utilizan varios detectores de alimentación sencilla y un enfoque de análisis informático que permite medir la amplitud de voltaje, tanto en relación con el costo y la fase de hardware reducido.
Ruido
De medición del ruido de microondas es importante para el campo de las comunicaciones y la radioastronomía. La medición de ruido térmico en frecuencias de microondas es esencialmente la misma que la medición del ruido de baja frecuencia, salvo que haya factores de falta de concordancia que debe ser cuidadosamente evaluado. La disponibilidad de fuentes de ruido de banda ancha de semiconductores con una estable y de alta, la producción de potencia de ruido se ha reducido en gran medida los problemas de desajuste fuente de impedancia debido a una impedancia de atenuador de juego puede ser insertado entre la fuente de ruido y el amplificador de bajo prueba.
Uso de ordenadores
La necesidad de aplicar correcciones calculadas para obtener la mejor precisión en la medición de microondas se ha estimulado la adopción de los ordenadores y instrumentos controlados por computadora. Un beneficio adicional de esta evolución es que las técnicas de medición que son superiores en precisión, pero demasiado pesado para llevar a cabo de forma manual ahora puede ser considerada.
Una de dos puertos inserta entre una carga y un generador de
McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Physics. © 2002 by The McGraw-Hill Companies, Inc.
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