Измерительные аттенюаторы.

Волноводпые и коаксиальные СВЧ-аттенюаторы предназначены для внесения в согласованный тракт (линию передачи) известного (калиброванного) затухания. Таким образом, они являются масштабными преобразователями и одновременно мерами (рабочими или образцовыми) затухания (ослабления). По принципу действия аттенюаторы подразделяются на:

- поглощающие - имеющие элемент, который поглощает энер­гию электромагнитного поля и превращает ее в тепловую энергию;

- реактивные предельные — имеющие предельный волновод, ослабляющий интенсивность электромагнитного поля.

По характеру изменения затухания аттенюаторы подразделяются на:

- фиксированные - вносящие одно значение затухания;

- ступенчатые — вносящие ряд дискретных значений затухания;

- переменные—вносящие любое значение затухания в пределах динамического диапазона;

- комбинированные — со ступенчатой и плавной частями.

К основным метрологическим характеристикам аттенюаторов относятся:

1)наименование и назначение (развязывающий, измерительный и т. п.);

2)динамический диапазон затуханий и значение начального за­тухания для переменных или значение (значения) вносимого затухания для фиксированных и ступенчатых аттенюаторов;

3)волновое сопротивление тракта (сечение волновода);

4)допустимая основная погрешность установки затухания, ко­торая нормирована для работы аттенюатора в согласованном тракте и в определенном участке диапазона частот;

Наиболее употребительные конструкции поглощающих коак­сиальных и волноводных аттенюаторов схематично показаны на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Поглощающие аттенюаторы (заштрихованы поглощающие элементы).

У аттенюатора (рис. 5.6,а) поглощающий элемент выполнен в виде части среднего проводника. В конструкции (рис. 5.6,б) поглощающий элемент, кроме того, соединяет средний и наружные проводники, шунтируя таким образом нагрузку. В конструкции (рис. 5.6,в) он выполнен в виде диэлектрической пластины, покрытой проводящим слоем и вдвигаемой в коаксиал через щель, как это делается в фазовращателях. Аналогичные волноводные аттенюаторы изображены на рис. 5.6, г, д. В первом пластина погружается в волновод через щель, во втором - одна или две пластины перемещаются внутри волновода от стенок к центру. В качестве фиксированного аттенюатора можно применить направленный ответвитель, закрыв выход его основного тракта согласованной нагрузкой (рис. 5.6, е).

В последнее время широкое распространение получили поглощающие волноводные аттенюаторы поляризационного типа. Ha рис. 5.8 схематически показаны его устройство и принцип действия.

Рис. 5.8. Принцип действия поляризационного аттенюатора.

Пусть Е - амплитуда электрической составляющей поля на его входе. Переход с прямоугольного на круглый волновод трансформирует поле таким образом, что направление силовых линий электромагнитного поля - вектора Е - не меняется (поле в круглом волноводе отличается по структуре от поля в прямоугольном волноводе). Затем следует отрезок круглого волновода с поглощающей пластиной, установленной в его диаметральной плоскости. Поглощающие слои действуют на электрическое поле только в том случае, если направление его силовых линий совпадает с плоскостью слоя. Поэтому, если поглощающая пластина горизонтальна (угол ), волна беспрепятственно проходит через эту часть прибора и на выходе, во втором переходе с круглого на прямоугольный волновод, претерпевает обратную трансформацию. Если повернуть круглый волновод и поставить погло­щающую пластину вертикально, параллельно вектору Е (угол ), вся энергия поля поглотится (при достаточной длине пластины) и затухание станет максимальным.

Коэффициентом преобразования измерительного аттенюатора является соотношение входной мощности к выходной , когда генератора и нагрузки равны волновому сопротивлению линии, т. е. идеально согласованы.