دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

مقدمه تعاریف

17 ............................................................................................................................... نمایشگر خط انتقال: 1 شیآزما

23 ................................................................................................................. انعکاس یک پالس -1-1

23 ................................................................................................................. امواج ایستا -1-2

.............................................................................................................................................. تشدید -1-3 .............................................................................................................................................. تضعیف -1-4 ......................................................................................................... 1:1به عنوان ترانسفورمر λ/2خط -5- 1

...............................................................................................اندازه گیري نسبت موج ساکن و امپدانس: 2 شیآزما ...................................................................... Slotted Line ط شکافدارخ هبه وسیل SWRاندازه گیري -1- 2 .................................................................................... اندازه گیري امپدانس با روش تغییر مکان مینیمم -2- 2

31 ................................................................... دارگیري دامنه وفاز به کمک پل کوپلرهاي جهتاندازه :3 شیآزما

ــا موجبرهــا: 4 شیآزمــا ــدازهو ویکروویو اجــزا غیرفعــال م ــري پارامترهــاي پراکنــدگی ان Scattering(گی

Parameters (34 ......................................................................................................................................... آنها

34 ................................................................................................................. موجبر مستطیلی -4-1

.Error! Bookmark not defined ..................................................... پارامترهاي پراکندگی مفهوم -4-2

)گیري افت عبوري روش اندازه -4-3 )LossInsertion متغیر هکنندبا استفاده از تضعیفError! Bookmark not defined.

.Error! Bookmark not defined ................................................. گیري مشخصات آنتن هاندازها: 5 شیآزما

.Error! Bookmark not defined ................................... گیري توان نسبی بر حسب فاصلهاندازه -5-1

.Error! Bookmark not defined .....................................بهره از توان نسبی دریافتشده همحاسب -5-2

.Error! Bookmark not defined .................................. گیري بهره با روش آنتن استاندارداندازه -5-3

.Error! Bookmark not defined .. افقی هگیري نمودار تشعشعی و پهناي اشعه در صفحاندازه -5-4

.Error! Bookmark not defined ..................................................... سطح موثر آنتن همحاسب -5-5

................................................................................................................... ايگوشه هکنندآنتن با منعکس - 6- 5 .Error! Bookmark not defined . ویکروویگیري امپدانس و انطباق بار در فرکانسهاي مااندازه: 6 شیآزما

Swept Frequency)بــا روش فرکــانس جاروشـده ویکروویمــا گیــري مشخصــات اجـزا انــدازه: 7 شیآزمـا Technique) ........................................................................... Error! Bookmark not defined.

)گیري تلفات عبوري اندازه -7-1 )LossInsertion .......................................................................................... )تی گیري تلفات برگشاندازه -7-2 )LossturnRe ........................................................................................... !Error طراحی مدار تطبیق: 8 شیآزما

Bookmark not defined. .Error! Bookmark not defined ............................................................ پترن آنتن يریگاندازه: 11 شیآزما

.Error! Bookmark not defined آنتن دوقطبی -11-1

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن .Error! Bookmark not defined بررسی اثر محیط -11-2

.Error! Bookmark not defined عناصر پارازیتی یبررس -11-3

.Error! Bookmark not defined ...............................................آرایه هاي پارازیتی چند عنصري -11-4

.Error! Bookmark not defined ................................................ سیستم شامل دو آنتن دوقطبی -11-5

.Error! Bookmark not defined آنتن شیپوري -11-6

.Error! Bookmark not defined .............................................یمدوالتور و آشکارساز کریستال: 12 شیآزما

.Error! Bookmark not defined یمدوالسیون موج مربع -12-1

.Error! Bookmark not defined ............................. ییک آشکارساز کریستال یمشخصات مربع -12-2

.Error! Bookmark not defined ............................. باند یک حفرة تشدید يو پهنا Qضریب : 13 شیآزما

.Error! Bookmark not defined ................................. توان يبا روش اندازهگیر Q ياندازه گیر -13-1

.SWR ................................ Error! Bookmark not definedبا استفاده از روش Q ياندازه گیر -13-2

.Error! Bookmark not defined ..................................................................... توان ياندازه گیر: 14 شیآزما

.Error! Bookmark not defined مستقیم ياندازه گیر -14-1

.Error! Bookmark not defined .................. توان با استفاده از یک کوپلر جهتدار ياندازه گیر -14-2

.Z0 ................................................... Error! Bookmark not definedتوان مزدوج و ياندازه گیر -14-3

.Error! Bookmark not defined سیگنال مدولهشده -14-4

.dB Error! Bookmark not definedمقیاس -14-5

.Error! Bookmark not defined ................................................................ تضعیف ياندازه گیر: 15 شیآزما

.Error! Bookmark not defined تنظیمات اولیه -15-1

.Error! Bookmark not defined .............................با استفاده از روش نسبت توان ياندازه گیر -15-2

.RF ....................... Error! Bookmark not defined يبا استفاده از روش جایگذار ياندازه گیر -15-3

.Hybrid - Tee ............................................... Error! Bookmark not definedموجبر یبررس: 16 شیآزما

.Error! Bookmark not defined تنظیمات اولیه -16-1

.E .................. Error! Bookmark not defined يو بازو H يایزوالسیون بین بازو ياندازه گیر -16-2

.Hybrid - Tee ................................. Error! Bookmark not defined يعبورتلف ياندازه گیر -16-3

.H ......................................... Error! Bookmark not defined يبازو یتلف بازگشت ياندازه گیر -16-4

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

0

و آنتن مایکروویوآزمایشگاه

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

1

مقدمهاز آنجا که محـیط جـو . هستند 1GHzشود که داراي فرکانسی باالي ه میامواج مایکروویو به امواجی گفت

بـراي . کـاربرد زیـادي دارنـد ...) مـاهواره ، رادار و (سـیم براي چنین امواجی شفاف است لذا در مخابرات بیصـلی در این آزمایشگاه هـدف ا . باشدبه آنتن میانتشار این امواج در فضا بین فرستنده و گیرنده متناظر نیاز

. باشـد گیري پارامترهاي آنها مـی آشنایی با انواع قطعات مایکروویو اعم از موجبري و کواکسیالی و نحوه اندازهپارامترهـاي مختلـف یـک آنـتن . شـود گیري مـی همچنین مشخصات مختلف خطوط انتقال مایکروویو اندازه

افـزار استفاده از نـرم یک آزمایش با در نهایت در. آیددست میطور عملی بهبه معرفی شده و الگوي تشعشعی(MWO)Microwave Office ماننـد خطـوط هاي اولیه مایکروویو سازي چند نمونه از طراحیبه شبیه

. خواهیم پرداختکننده انتقال و تقویتایـن مولـد یـک سـیگنال سینوسـی . باشـد در تمامی آزمایشات نیاز به یک مولد سـیگنال مـایکروویو مـی

(CW)Continuous Wave مولدهاي استفاده شده به شرح ذیل است. کنددر فرکانس باال تولید می:

.عکس این مولدها نشان داده شده است 1در شکل عکس مولدهاي مختلف مایکروویو مورد استفاده در آزمایشگاه - 1شکل ایشـات ایـن مولـد در برخـی آزم .بایست اسـتفاده شـود شود که از کدام مولد میدر هر آزمایش مشخص می

گیـري و قرائـت ولتـاژ خروجـی شود چراکه سیسـتم انـدازه مدوله می 1kHzبا نرخ توسط یک منبع پالسیالبته برخی از مولدها به طور داخلـی داراي . و ساخته شده استخطوط انتقال براي چنین سیگنالی طراحی

تـاژ خروجـی از دسـتگاهی بـه نـام جهـت قرائـت ول . این مدوالتور بوده و نیـازي بـه منبـع خـارجی ندارنـد SWR-شود که در ادامه نحوه کارکرد آن توضیح داده خواهد شدمتر استفاده می .

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

2

تعاریفاجزا و قطعاتی کـه مـورد اسـتفاده قـرار ، مفاهیم پس از آشنایی با اهداف آزمایشگاه مایکروویو الزم است . گیرد را معرفی نمودمی

:خطوط انتقال خطـوط انتقـال انـواع .شـود در یک سیستم از خطوط انتقال استفاده میبراي انتقال سیگنال مایکروویو

همچنـین در .مقایسـه شـده اسـت هـاي متـداول نـوع هاي مختلـف ویژگی 1مختلفی دارند که در جدول .ساختار این خطوط انتقال به نمایش درآمده است 2شکل

ایج در مایکروویومقایسه خطوط انتقال ر - 1جدول

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

3

ساختار خطوط انتقال مختلف - 2شکل

برهاي موج. باشدمی) Stripline(و خط نواري ) Microstrip(خطوط مسطح متدوال شامل ریزنوار

بر در باندهاي فرکانسی استفاده شده در آزمایشگاه از نوع مستطیلی بوده که با توجه به ابعاد دهانه موج استفاده ) گیگاهرتز 26.5تا 18بین Kگیگاهرتز یا باند 12تا 8بین Xباند به عنوان مثال(مختلف

برهاي استاندارد در باندهاي در واقع موج. گرددبر بر میدلیل این مساله به تک مود بودن موج. شودمیان این مود را بهتر نشان خطوط مید 3شکل . کنندرا منتشر می) 10TEمود(فرکانسی خود تنها مود غالب

.دهدمی

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

4

10TEخطوط میدان مود - 3شکل

استفاده شده محورهمخطوط . رودبه کار می Xبرهاي باند الزم به ذکر است که در تمامی آزمایشات موج

باشد که ور میجهت اتصال قطعات این نوع نیاز به کانکت .اهم هستند 50معموال داراي امپدانس مشخصه شوند و در صورتی که هردو از یک نوع باشند، با استفاده از مبدل نري نوع نري و مادگی به هم متصل می

ترین این کانکتورها انواع مختلفی دارند که متداول .قابل اتصال خواهند بود به نري یا مادگی به مادگی TEM- سط فرکانس قطع اولین مود غیرحداکثر فرکانس کاري آنها تو. باشدمی SMAو Nآنها نوع

نوع دقیق SMAو براي 18GHzبرابر Nشود که به ابعاد کانکتور بستگی داشته و براي تعیین می)Precision( 26.5برابرGHz است.

: dBmو dBمفاهیم ظر مد ن) در حد پیکووات(هاي بسیار کوچک به دلیل اینکه مقدار توانمایکروویو هايفرکانسدر

: باشد که تعاریف آنها به صورت ذیل است می dBmو dBWهستند لذا در حوزه لگاریتم واحد توان

)1( 30)()(

)(log10)()(log10)(

+===

dBmPdBWPmWPdBmPWPdBWP

.است 30dBm-یا 60dBW-برابر 1uWبه عنوان مثال، .شودبیان می dBحوزه لگاریتم است، بر حسب دو توان مختلف که معادل اختالف دو توان در نسبت

)2( 1

212 log10)(

PPdBPP =−

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

5

معادل نسبت 3dB مثال2برابر نسبت 30dB و 1

1000 .است 1

:اجزا و قطعات مایکروویو

گیرند به اختصار آشنا در این بخش با قطعات مختلف مایکروویو که در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می .شویممی :) Waveguide to Coaxial Adapter(محور بر به خط هممبدل موج - 1

مـثال در خروجـی (محور و یا بالعکس تبدیل شود بر به خط هماز موج در مواردي الزم است سیستم انتقال بري توسـط کابـل بایست از یک قطعه موجفرستنده یا ورودي آنتن و به طور کلی در مواردي که سیگنال می

نشـان داده 4هـا در شـکل ترین ایـن مـدل ترین و معمولییکی از ساده.) محور به قطعه دیگر منتقل شودهمـ مقداري به داخل موج) محورهم(ال یهادي داخلی خط کواکس. تشده اس فاصـلۀ تقریبـی ه بر نفوذ کـرده و ب

2/gλ روب پـ منزلۀ هیري ساده، این هادي داخلی بعببه ت. شدة آن قرار داردکوتاهاز انتهاي اتصال)Probe( دیـوارة اتصـال . کندقرار گرفته و این مد را تحریک می 10TEموازات میدان الکتریکی مد هیا آنتنی است که ب

ـ روب در آن جهت میپی که سدانپشود که امی نیز باعث مییانتها هکوتاه شد هبینند بینهایت باشد و انرژي ب .منتشر شود) طرف راست در شکل(طرف دیگر

محور بر به خط هممبدل موج - 4شکل

: )Load Matched( بار منطبق - 2

شده را جذب نمـوده و هیدباي است که در تئوري تمامی توان تابار منطبق در یک سیستم انتقال وسیله خط انتقال داراي چنـین ۀمقاومتی برابر مقاومت مشخص ،در خطوط انتقال. توان انعکاسی از آن صفر باشد

هانه یک عنصر مایکروویو بـدون ورودي بایست یک یا چند داین قطعه معموال زمانی که می. خاصیتی است

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

6

هـا بـراي سـاختن بـار منطبـق، تـرین روش برها یکی از معمـولی در موج. شودخروجی باشد، استفاده می وهـاي آن موازات دیوارههبر و بشکل در وسط موجا مخروطییاین است که یک صفحۀ مثلثی 5شکل مطابق

پوشـیده شـده اسـت و تـوان ) ماننـد گرافیـت (ي با مقاومت زیاد ااین صفحه معموال با ماده. قرار داده شودکند و اگر طـول آن چنـدین طـول مـوج یـا صورت انرژي حرارتی جذب میهرا تدریجا ب آن برشده هیدابت

. شودبیشتر باشد، تمامی انرژي جذب شده و موج انعکاسی ایجاد نمی

بار منطبق - 5شکل

بر برسد، میزان جذب آن بیشتر شده و بار با شیب کمتري به انتهاي موجمسلما هرچه این تیغه تلفاتی

.دهدتري را تشکیل میمنطبق دقیق ) : Variable Attenuator(کننده متغیر تضعیف - 3به . شودبایست تضعیف شود یعنی توان آن کاهش یابد، از این قطعه استفاده میدر مواقعی که موج می

ده برابر توان موج را 10dBکننده یک تضعیفتوان موج را نصف و 3dBکننده فعنوان مثال یک تضعیتوانند داراي شوند و میمیبري استفاده و موجمحور ها در دو شکل همکنندهتضعیف .دهدکاهش می

هاي مثال با پله(نوع تضعیف متغیر نیز به دو صورت پیوسته یا گسسته . تضعیف ثابت یا متغیر باشند1dB (کننده نفوذ صفحهنوع تضعیف در یک .باشدهاي متفاوتی میمکانیزم تضعیف به صورت .باشدمی

شود که تضعیفی باعث می )6شکل (فوقانی آن ةبر از طریق شکافی طولی در دیوارمقاومتی به داخل موجهاي کناري دیواره توان ازدر نوعی دیگر صفحات مقاومتی را می. دست آیدهمتناسب با عمق نفوذ صفحه ب

که صفحات به در حالتی) و لذا مقدار تضعیف موج(حالت تلفات در این. وسط آن حرکت دادبر بهموج که صفحات در وسط کمترین مقدار و در حالی، در آنجا کوچک است Eاند و میدان ها نزدیکدیواره .ا خواهد داشتبر قرار دارند، بیشترین مقدار خود رموج

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

7

بريکننده موجدو نوع تضعیف - 6شکل

) :Phase Shifter(تغییردهنده فاز - 4یک تاخیر زمانی در مسیر عبور ایجاد دهد بدین معنی که فاز سیگنال مایکروویو را تغییر می این عنصر

باشد ، فاز سیگنال سینوسی خروجی این 0θغییر فازداراي ت0fاگر یک تغییردهنده فاز در فرکانس. کندمیاز فاز سیگنال ورودي در همان فرکانس کمتر یا 0θدر هر لحظه به اندازه0fدر فرکانس تغییردهنده فاز

ترین شکل یک خط انتقالدر ساده. شوندهاي مختلفی ساخته میهاي فاز به صورتتغییردهنده. بیشتر استالبته طبق ) 7شکل . (تغییردهنده فاز با قابلیت تنظیم فاز را ایفا نمایدتواند نقش یک با طول متغیر می

تغییر فاز سیگنال عبوري را به مقدارالکتریک موثر در یک خط انتقال ، توان با تغییر ثابت ديمی) 3(رابطه دهد الکتریک را تغییر میدي کار معموال توسط یک تیونر که میزان تورفتگی این. کم عوض کرد میزان .پذیر استامکان

)3( rrlc

εµω

θ =

تغییر زاویه یک تیغه فلزي نسبت به محور خط ، بري بامحور یا موجهمهمچنین در یک خط انتقال هاي مهم درجه از ویژگی 360قابلیت تغییر فاز به اندازه ) 8شکل (. میزان تغییر فاز قابل کنترل خواهد بود

.باشدبري مینوع موج

تغییردهنده فاز با استفاده از خط انتقال - 7شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

8

ز دو تیغه فلزيبري با استفاده اتغییردهنده فاز موج - 8شکل

) :Isolator(ایزوالتور - 5با تضعیف خیلی کم و در جهت ) مثال چپ به راست(اي است که موج را در یک جهت ایزوالتور وسیله

اي از مواد غیر ایزوتروپیک براي ساختن چنین وسیله. دهدعکس با تضعیف زیاد از خود عبور مییت) غیرهمسو( در ) ناشی از یک مغناطیس دائم(یدان مغناطیسی یکنواخت ها که در معرض منظیر فر

از ایزوالتورها اغلب براي حفاظت مولدهاي مایکروویو . شودبرقرار دارند، استفاده میداخل موجطرف بار هدایت کند ولی از هخوبی بهساز را بشود تا توان نوساناستفاده می )کالیسترون، گان و غیره(

مثال انعکاس ناشی از عدم انطباقی شدید مانند مدار باز یا اتصال (ساز به نوسان شده رسیدن توان منعکس .دهدساختار داخلی یک ایزوالتور را به خوبی نمایش می 9شکل . نمایدجلوگیري ) کوتاه

Hو Eبري در دو مود ایزوالتور موج - 9شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

9

و دیگري عمود بر ) Eمود (یکی مود غالب تیغه فریتی به دو صورت یکی موازي میدان الکتر 9مطابق شکل در هر دو حالت این تیغه توسط یک مغناطیس دائم تحت یک میدان مغناطیسی . گیردقرار می) Hمود (آن

) 10شکل ( .غیرهمسو بودن را در مقابل موج ورودي نشان دهدثابت بوده تا خاصیت

بري و مغناطیس دائمایزوالتور موجنماي یک -10شکل

.دهدنحوه استفاده از یک ایزوالتور را به خوبی نمایش می 11شکل

کاربرد ایزوالتور در مدارات مایکروویو -11شکل

: )Circulator(دوران دهنده -6

ـ دسـت مـی هاي ببري وسیلهراهی موجت در وسط یک سهیدادن فربا قرار ی از یکـ هآیـد کـه مـوج ورودي ببـا توجـه . شودها با تضعیف خیلی کم از دریچۀ دوم خارج شده و از دریچۀ سوم عمال توانی خارج نمیدریچه

فقـط از 2شـود و تـوان ورودي بـه دریچـه خارج می 2فقط از دریچه 1توان ورودي به دریچه 12به شکل هنگامی است که یـک برد سیرکوالتورکاریکی از موارد . 1 فقط از دریچه 3 و توان ورودي به دریچه 3 دریچه

شـود کـه مالحظه می 12شکل هبا توجه ب). مانند رادار(کنند فرستنده و گیرنده از آنتن واحدي استفاده میشود و از تخریـب گیرنـده توسـط توان فرستنده فقط به آنتن و توان دریافتی آنتن فقط به گیرنده منتقل می

.رددگتوان باالي فرستنده جلوگیري می

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

10

ساختار یک سیرکوالتور و کاربرد آن -12شکل

) Microwave detector and Slotted Waveguide(دار و آشکارساز مایکروویو بر شکافموج -7 از ) اکنگیـري نسـبت مـوج سـ نظیـر انـدازه (بـر هاي داخل موجگیري میدانبرداري و اندازهبراي نمونه

یـک . شـود استفاده می ،در دیواره فوقانی آن شکاف طولی باریکی ایجاد شده 13بري که مطابق شکل موجقـرار آن موازات میدان الکتریکی داخـل نفوذ کرده و بهبر موجاز این شکاف به داخل ) روبپ(عمودي همیلکنـد و آنتنی گیرنـده عمـل مـی همنزلهب در امتداد شکاف حرکت داد آن را تواناین میله که می. گیردمی

ایـن ولتـاژ را . باشـد بر میمیدان الکتریکی در هر نقطه از طول موج هولتاژ القا شده در آن متناسب با دامنطرفـه اي کواکسیال، یکو یک خازن در محفظه توان با نوعی آشکارساز مایکروویو، متشکل از یک دیودمی

گیري دو مینیمم متوالی موج ولتاژ سـاکن و همچنـین نسـبت ولتـاژ اندازها ب. کرده و با ولتمتر قرائت کردرا قرائت )VSWR(بر و همچنین نسبت موج ساکن توان طول موج داخل موجماکزیمم به ولتاژ مینیمم می

ایـن پـروب در وسـط ) میدان الکتریکی مود غالـب حداکثر دامنه (بدیهی است که براي بیشترین القا .کرد .شودوقانی تعبیه میدیواره ف

عمودي میله فریت

برموج سه راهی دائم B میدان

فرستنده سیرکوالتور

آنتن

گیرنده

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

11

)کتورتد(دار و مدار معادل آشکارساز بر شکافموج -13شکل

) :Directional Coupler(دار کوپلر جهت -8کـه بـا کنـد در صـورتی بـرداري مـی بر نمونهروب مذکور در باال از کل میدان در داخل موجپدار خط شکاف

و یـا ) شـود بـر منتشـر مـی که مثال از چپ به راسـت در مـوج (تابش اي از موج توان نمونهدار میکوپلر جهتدار در نـوع کـوپلر جهـت یک. گیري کرددست آورد و آن را اندازههاز راست به چپ ب اي از موج انعکاسینمونهاي مشترك هستند که در آن دو سوراخ بر داراي دیوارهدر این وسیله دو موج. نشان داده شده است 14شکل Dو A ،B ،Cشکل و امواجی کـه بـا هتوان با توجه بدار بودن این وسیله را میخاصیت جهت. دارد وجود

بـر فرعـی ند و بنـابراین در مـوج نکمسیرهایی یکسان را طی می Bو Aامواج . اند توضیح دادمشخص شدهـ Dو Cباشـد، امـواج gλ/4ها بین سوراخ هاگر فاصل. شوندفاز با یکدیگرجمع میصورت همهب) فوقانی( هب

بنـابراین کسـري از میـدان . و یکدیگر را حذف خواهنـد کـرد داشته فاز با یکدیگر اختالف درجه 180 هاندازبر فرعی خارج خواهد شد و همـین کسـر از بر اصلی از انتهاي طرف راست موجموج) از چپ به راست(تابش

قی قرار دارد، ببر فرعی که در آن بار منطبر اصلی در انتهاي دیگر موجموج) از راست به چپ( میدان انعکاسیاي از مـوج مین ترتیب چنانچه این کوپلر در جهت عکس در مدار قرار داده شود، نمونـه هبه. تلف خواهد شد تـري از فرکـانس کـار کنـد براي اینکـه کـوپلر در بانـد وسـیع . بر اصلی در دسترس خواهد بودانعکاسی موج

.فواصل معینی از یکدیگر قرار دارند استفاده کردههاي بیشتري که بتوان از سوراخمی

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

12

P2 P1

D C

B A

C P1

بــر مــوجفرعي

بار منطبق

بر اصلیموجgλ 4

دارنحوه عملکرد یک کوپلر جهت -14شکل

در ) بـرداري از تـوان تـابش براي نمونه(فرض کنید کوپلر در جهت مستقیم ) ب( 14حال مطابق شکل )لر نسبت توان ورودي به کوپ. مدار قرار داده شده باشد )1P بـر فرعـی به توان خروجی از مـوج( )FP3 بـه

)ضــریب کــوپالژ )Coupling موســوم اســت و معمــوال بــر حســبdB یعنــی . شــودبیــان مــی :( )FPPC 31 /log10= .ربدین ترتیب چنانچه ضریب کوپالژ براي یک کوپلdB10 باشد، یـک دهـم تـوان

)دهـی وپلر بـا ضـریب جهـت کـ آل بـودن رایـده غی. شودتابش از این دهانه خارج می )yDirectivit کـوپلرـ مشخص می )طبـق تعریـف ) ج( 14شـکل هشود؛ یعنی، با توجه ب )RF PPD 33 /log10= . ترتیـب بـدین

P1

P 3R

P2

P1

P3 F

P2

)ب(

)ج(

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

13

هـاي در فرکـانس (گیـري بـا آن کمتـر اسـت تر و خطاي اندازهآلکوپلر ایده هر چه این ضریب باالتر باشد ).باشد dB40ود دتواند حمی Dمایکروویو ضریب

) :T-Junction(راهی سه -9ا با فاز مخـالف جمـع فاز یبري برخی مواقع الزم است که موج دو مسیر با هم به صورت همدر مدارات موج

شود کـه در اولـی دو مـوج استفاده می Hیا Eراهی بدین منظور از سه.) با هم جمع یا از هم کم شوند. (شوندمکانیزم کاري ایـن دو 15شکل .شوندجمع میفاز درجه و در دومی به صورت هم 180ورودي با اختالف فاز

.دهدنوع را با استفاده از خطوط میدان نشان می

) b( Eو ) H )aراهی نحوه توزیع میدان الکتریکی در سه -15شکل

) :Magic T(جادویی Tدرجه 180هیبرید -10مـدل ایـن عنصـر نشـان داده شـده 16در شکل .آیدجادویی بدست می Tیک Hو Eراهی با ترکیب سه

. است

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

14

جادویی و مدل آن Tنماي -16شکل

شـود در حـالی خارج مـی 3و 2هاي فاز از دهانهبه صورت هم 1ل ورودي از دهانه سیگنا 16مطابق شکل

Tیکی از کاربردهاي .در این دو دهانه ظاهر خواهد شد 180با اختالف فاز 4که سیگنال تابیده به دهانه سـازي قابـل پیـاده 3و 2هـاي باشد که با تعبیه دو دیود در دهانـه جادویی در طراحی میکسر متوازن می

.است ) :Horn Antenna(آنتن شیپوري -11 17هاي مایکروویو این است که مطابق شـکل ها براي ساختن آنتن در فرکانسترین روشیکی از ساده

هاي داخلی بدین ترتیب میدان. آوریموري درپصورت آنتن شیبر را تدریجا بزرك کنیم و آن را بهابعاد موجبهره ایـن آنـتن در . شوندشکل پیدا کرده و نهایتا از دهانه باز آنتن به هوا منتقل میتدریج تغییر هبر بموج

هـاي و از آن بیشتر بـراي تغذیـۀ آنـتن ) dB15حدود (هاي مایکروویو کم است مقایسه با انواع دیگر آنتن .دشوهاي بهره استفاده میگیريا آنتن استاندارد در اندازهیو همويس

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

15

آنتن شیپوري -17شکل

) : Frequency Meter(متر فرکانس - 12

ـ هاي مایکروویو براي اندازهکه در فرکانس ايترین وسیلهترین و سادهمعمول کـار هگیري دقیـق فرکـانس ب)رود عبارتست از یک محفظه تشدید می )CavitysonantRe ـ استوانه اره وسـیله سـوراخی بـه دیـو هاي که ب

باشـد و می 111TEاي معموال استوانه همد نوسان محفظ). 18شکل (ل شده است پبر مستطیلی کوفوقانی موجبر جاري اسـت ایـن وقتی انرژي مایکروویو در موج. آن و در نتیجه فرکانس تشدید قابل تغییر است hارتفاع

صـورت در این. بر منطبق شودیم تا فرکانس تشدید حفره با فرکانس موج در داخل موجدهارتفاع را تغییر میتوان در دسـتگاه سـنجش را می) dB1حدود (کند و این تقلیل انرژي بر مقداري انرژي اخذ میاز موج حفرهمستقیما بر حسـب فرکـانس مـدرج تنظیم ارتفاع .مشاهده کرد) دارمثال خروجی پروب یا کوپلر جهت(توان

.قرائت کرد MHz5توان با دقت می Xبا این دستگاه فرکانس را در باند . شده است

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

16

متر فرکانس -18شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

17

خط انتقال شگرنمای: 1 آزمایشتوان به کمک آن، رفتار یک سـیگنال در یـک خـط یاي است که موسیله 11TLDS 1خط انتقال نمایشگر

. انـد درست شـده LEDشونده است که از این وسیله شامل سیزده بخش ستونی روشن. انتقال را نمایش دادیـک منبـع . شـود میها نمایش داده LEDعالمت و اندازه ولتاژ حاضر در نقطه مربوطه از خط به کمک این

کننـده قابـل همچنـین یـک تضـعیف . تغذیه و یک تولیدکننده تابع پله نیز در داخل وسیله تعبیه شده استامپـدانس مشخصـه . کندهاي مختلف خط اعمال میکنترل، تضعیف مورد نظر را به طور مساوي روي قسمت

در این آزمایش به . دي یا خروجی در نظر گرفته شودتواند به عنوان ورواهم است و هر سر آن می 600خط مـورد بررسـی قـرار λn/2هایی نظیر امواج ایستا، تشدید وخـواص خـط بـا طـول کمک این وسیله، پدیده

.دهدخط انتقال را نشان می شگرنمای 1-1 شکل . گیردمی

نمایشگر خط انتقال: 1- 1 شکل

انعکاس یک پالس -1-1 :وصل کنیدرا 2-1 شکل مدار

کاس پالسمدار براي انع: 2- 1 شکل

شده قرار دهیـد، مگـر هاي بعدي، کلیدهاي زیر را در حاالت مشخصدر این قسمت از آزمایش و تمام قسمت

:شده باشد تعییناین که غیر از این ''..................................................................................................../ runswitchrunhold'8'....................................................................................................................... Llengthline

min''................................................................................................nattenuatioddistribute

1 orDemonstratLineonTransmissi

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

18

''در حالـت ايکلید ورودي پله را بـه انـدازه . تغذیه را وصل کنید Ato داریـد کـه دومـین سـتون از نگـه .دهد؟ توضیح دهیدچه رخ می. روشن شود و سپس آن را رها کنید شگرنمای

در . اهـم جـایگزین کنیـد K8.1و 200هاي را به ترتیب با مقاومت Bاهمی طرف 600اکنون مقاومت

دسـت دهد؟ در هر یک از حاالت فوق، ضـریب انعکـاس را از مشـاهده و محاسـبه بـه هر حالت چه رخ می .و با هم مقایسه کنید دهآور

امواج ایستا - 1-2 :را ببندید 3-1 شکل کنندة موج سینوسی مدار اکنون به کمک یک تولید

مدار براي مشاهده امواج ایستا: 3- 1 شکل

باشـد، مـی Ω50موج سینوسی موجـود در آزمایشـگاه داراي امپـدانس هکننداز آنجایی که خروجی تولید

.را با آن سري کنید Ω560با امپدانس خط، یک مقاومت براي ایجاد تطبیق''در این قسمت، طول خط را در حالت L فرکـانس مـوج سینوسـی را روي . قرار دهیدHz5.2 ،قـرارداده

ت را در هـر سـتون بـه سـمت بـاال و ، دو قسـم شگراي تنظیم نمایید که موج روي نمایگونهآن را به هدامن افتد؟می یچه اتفاق. را بردارید Ω600اکنون مقاومت . پایین روشن کند

''یک Ω600اگر به جاي مقاومت Link بینیـد؟ ایـن قسـمت را بـراي کوتاه قرار دهیـد، چـه مـی اتصال

'2'هاي طول L 8'و' L نیز بررسی کنید.

ماکزیمم هتوانید دامنبینید؟ آیا میچه می. بگذارید Ω600به جاي مقاومت ΩK8.1اکنون یک مقاومت دست آمده در قسمت قبل توضیح دهید؟را بر حسب ضریب انعکاس به

تشدید -1-3و خروجـــی آن را در حـــدود Hz1فرکـــانس ژنراتـــور را در حـــدود . را ببندیـــد 4-1 شـــکل مـــدار

PeaktoPeakV ''طول خط را هم در حالت . تنظیم نمایید 8−− L کنید؟چه مشاهده می. قرار دهید

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

19

.یدتوضیح ده

مدار براي مشاهده تشدید: 4- 1 شکل

را مشـاهده شگردر هر حالت نمای. برسید Hz2باال ببرید تا به حدود Hz2.0هاي فرکانس ژنراتور را در پله

. این پدیده و علت آن را توضیح دهید. را رسم نمایید نمایشگرمنحنی Hz2در حدود . کنید

'2'طول خط را در حالت L چه تفاوتی ایجاد شده است؟. قرار دهید

دهد؟چه رخ می. را بردارید ΩK10اکنون مقاومت

هـایی در چـه فرکـانس . را در جاي خود قرار دهید و فرکانس را باز هم بـاالتر ببریـد ΩK10دوباره مقاومت ها، مکان ماکزیمم ولتـاژ کجاسـت؟ در هـر یـک از ایـن شود؟ در هر یک از این فرکانسفوق تکرار می هپدید

بیان نمود؟کلی هتوان یک نتیجشود؟ آیا میها چند طول موج در خط دیده میفرکانسکوتاه نمایش دهد؟ مدار خطی با دو سر اتصال هتشدید را به وسیل هتوانید آزمایشی طرح کنید که پدیدآیا می

.مورد نظر را ببندید و نتایج آزمایش را بیان نماییدکـه پاسـخ مثبـت نیز داشته باشد؟ در صورتی Hz2کنید این خط فرکانس تشدیدي کوچکتر از آیا فکر می

.است، آزمایشی طرح کنید تا تشدید در آن فرکانس را نمایش دهد

تضعیف -1-4آن را طـوري تنظـیم هقرار دهیـد و دامنـ Hz2فرکانس موج سینوسی را روي . را ببندید 5-1 شکل مدار

''در ابتداي آزمایش، طول خط را در حالت . را بپوشاندنمایشگر هاينمایید که ارتفاع ستون L قرار دهید.

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

20

مدار براي بررسی تضعیف: 5- 1 شکل

ضـریب (چقـدر اسـت؟ Bمیـزان تضـعیف سـیگنال در سـر . قرار دهید ''maxتضعیف خط را در حالت '2'اکنون طول خط را موقتا در حالت .) تضعیف را تخمین بزنید L قرار دهید و ضریب تضـعیف را در ایـن اي بین این دو ضریب وجود دارد؟کنید چه رابطهفکر می. حالت نیز تخمین بزنید

''و طول خط را به ''minف خط را به حالت تضعی L هدامن. را ببندید 4-1 شکل مدار بار دیگر. برگردانید

ف اکنون تضـعی . سمت چپ کامال روشن شود هدهندموج سینوسی را طوري تنظیم کنید که ستون نمایشهـا روشـن LEDیک از اگر در این حالت هیچ(کنید؟ چه مشاهده می. قرار دهید ''maxخط را در حالت

شود؟ چرا؟تشدید مشاهده می هآیا پدید.) شود، دامنه ژنراتور را کمی بیشتر کنیدنمی

بینیـد؟ میـزان تضـعیف را بـا چه مـی . د رخ دهدتشدی هاکنون فرکانس موج سینوسی را کم کنید تا پدید .مقایسه کنید) حالت غیر تشدید(ابتداي آزمایش

1:1به عنوان ترانسفورمر λ/2خط -1-5=Ω و با انتخاب 2Zرا بدون 6-1 شکل مدار 6001Z ببندید.

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

21

مدار ترانسفورمر: 6- 1 شکل

''طول خط را در حالت L و تضعیف خط را در حالتmin'' بگذارید.

ن ایـ خواهد بـود؟ مـوج سینوسـی را در λ/2 هاندازل، در چه فرکانسی طول خط بههاي قببا توجه به قسمتPeaktoPeakVحـداکثر (و دامنـه را در حالـت مـاکزیمم قـرار دهیـد ردهفرکانس تنظیم ک روي ). 20−−

)افتد؟کوتاه شود، چه اتفاقی میاگر خروجی اتصال(بینید؟ چرا؟ اسیلوسکوپ چه می هصفح

کنید؟چه مشاهده می. فرکانس را کمی باال و پایین ببرید

چـه . منتقل کنید و آزمـایش را بـا فرکـانس فـوق تکـرار کنیـد 2Zبه 1Zرا از مکان Ω600اکنون مقاومت کنید؟ س موج سینوسی را باال و پایین ببرید، چه مشاهده میکنید و چرا؟ اگر در این حالت فرکانمشاهده می

)چیست؟ هدهنداسیلوسکوپ نشان هجهت چرخش بیضی در صفح(چرا؟

. و مشاهدات خود را یادداشت نمایید کردهتکرار Fµ110آزمایش فوق را با یک مقاومت دیگر و نیز خازن

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

22

دانسپو امگیري نسبت موج ساکن اندازه: 2 آزمایشü هدف

ــ ــا ان ــدازه ازهدآشــنائی ب ــیمم پــگیــري امگیــري نســبت مــوج ســاکن و ان ــا روش تغییــر مکــان مین دانس ب( )MethodShiftNull هاي باالدر فرکانس.

ü تئوري غیـرممکن دانس عمـال پـ جریان و ام و گیري مستقیم ولتاژاندازه) مایکروویوو UHF(هاي باال در فرکانس

الکترومغناطیسـی و در هـاي یـدان گیري دیگر در مـدار وضـعیت م ل اندازهیروب و وساپدادن است چون قراردانس کـه بـه روش پـ گیـري ام یک روش معمول براي اندازه. دهدگیري را تغییر مینتیجه کمیات مورد اندازه

.شودتغییر مکان مینیمم موسوم است ذیال شرح داده می)(دانس بار پچنانچه در یک خط انتقال، ام 1دانیمورکه میطهمان LZ خـط برابـر ۀدانس مشخصـ پـ بـا ام

)عبارت دیگر بار به خط منطبق هب(نباشد )Matched تـابش از بـار ) و جریـان (قسمتی از موج ولتاژ ) نباشدانعکاسـی، مـوج سـاکنی و ه از ترکیب این دو موج تابشگردد و در نتیجطرف ژنراتور برمیهمنعکس شده و ب

)tan( WavedingS نسبت ماکزیمم مکانی موج ولتاژ ساکن به مینـیمم مکـانی آن . یدآوجود میهدر خط بRatioWavedingS(به نسبت موج ساکن tan طور اختصار هیا بSWR و یاS ( رابطـۀ بـین . موسوم اسـت

)نسبت موج ساکن و ضریب انعکاس بار )Γ صورت زیراستهب:

) 2 -1( Γ−

Γ+==

11

SWRS

:آیددست میزیر به هکه معموال عددي است مختلط، از رابط،Γکه در آن

) 2 -2( 0

0

ZZZZ

L

L

+−

=Γ

و تـوان انعکاسـی از بـار ) S=1بـراي سیسـتم منطبـق (معیاري اسـت از عـدم انطبـاق سیسـتم Sمقدار

.به آن است برابر توان تابشی 2Γغیرمنطبق

بـــــراي یـــــادآوري تئـــــوري خطـــــوط انتقـــــال و طـــــرز اســـــتفاده از نمـــــودار اســـــمیت بـــــه کتـــــاب الکترومغنـــــاطیس 1"",.. neticsElectromaggEngineerinHaytHW مراجعه کنید .

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

23

Slotted Lineدار خط شکاف هوسیل به SWRگیري اندازه - 1- 2شود که روي هادي خـارجی گفته می) معموال کواکسیال(دار به طول معینی از یک خط انتقال خط شکاف

ین شکاف در مقایسه بـا ابعـاد دیگـر عرض ا). 1-2 شکل (آن در جهت طولی شکاف باریکی ایجاد شده است هـاي داخلـی خـط ایجـاد توان از تغییرات جزئـی کـه در میـدان که میطوريهخط کواکسیال کوچک است ب

هاي خط کواکسیال در جهت طولی هسـتند خاطر داشته باشید که جریان در هاديهب( .شود صرفنظر کردمیایـن . کندنازکی به فضاي داخلی انتقال نفوذ می هکاف میلاز درون این ش .)کندو شکاف، جریانی را قطع نمی

)میله که به پروب )obePr عنوان یک هموسوم است به بدنه و یا هادي داخلی خط تماس الکتریکی ندارد و بشـود متناسـب اي از خط قرار داده شـود، ولتـاژي کـه در آن القـا مـی آنتن کوچک عمل کرده و در هر نقطه

.در آن نقطه از خط) ولتاژ هو بنابراین دامن(واهد بود با شدت میدان الکتریکی خ)معموال توسط یک آشکارساز بولتاژ خروجی پرو )DetectorCrystal متري طرفه شده و توسط ولتیک

)گیري نسبت موج سـاکن بنابراین یک روش براي اندازه .شودقرائت می )SWR را در بایـن اسـت کـه پـروسیسـتم را SWRشده به مینیمم آن داخل خط انتقال حرکت دهیم و از تقسیم مقدار ماکزیمم ولتاژ قرائت

کنـیم و مدولـه مـی ) KHz1مـثال (ولتاژ صوتی یک در عمل سیگنال فرکانس باالي خط را با. دست آوریمهبــرو ــ بولتـــاژ پـ ــیلهرا بعـــد از آشکارســـازي بـ ــرض بانـــد کـــم یـــک ولـــت هوسـ ــا عـ ــوتی بـ متـــر صـ

.خوانیممی) KHz1حول (

خط شکاف دار: 1-2 شکل

گیري امپدانس با روش تغییر مکان مینیمم اندازه -2- 2)گیري بر اندازه عالوه )SWR ـ پـ گیري امتوان براي اندازهدار را میخط انتقال شکاف کـار هدانس مجهـول ب :شرح زیر استهمراحل مختلف این کار ب. برددر امتداد خط نسـبت مـوج بدادن پروحرکتا دار وصل کرده و بابتدا بار مجهول را به انتهاي خط شکاف

کار اشلی مدرج بـه براي این(آوریم دست میهرا ب) هاگره(اکن هاي موج سساکن و همچنین موقعیت مینیمم ).میلیمتر در کنار شکاف قرار داده شده است

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

24

یحالـت مـوج سـاکن شـبیه سینوسـ در ایـن . کنیمکوتاه میو در همان محل خط را اتصال هبار را برداشتحالـت بـا در ایـن اهـ محل مینیمم. است SWR→∞هاي آن صفر و طرفه شده خواهد بود و مینیممیک

.ود خواهـد داشـت جـ هاي دو حالت وبین مینیمم ∆Lحالت قبلی متفاوت خواهد بود و تغییر مکانی برابر )2-2 شکل (

کوتاهها در اثر تعویض بار یا اتصالتغییر مکان مینیمم: 2-2 شکل

کنـیم کـه آیـا گیري کرده و همچنین توجه مـی ها و مقدار این تغییر مکان را اندازهموقعیت جدید مینیمم

کوتاه اولین مینیمم د که در حالت اتصالیتوجه داشته باش. ا ژنراتوریطرف بار بوده است هاین تغییر مکان بدانیم حال می. از آن قرار دارند λ/2 هفاصلههاي بعدي بکوتاه و مینیممموج ساکن در محل اتصال )صفر(

:که .است λ/2بین دو مینیمم متوالی موج ساکن همیشه برابر هفاصل. 1 .دانس بار استپبرابر همان ام ،از بار قرار دارند λ/2قاطی که به فواصل ن دانس ورودي درپام. 2یعنـی در نمـودار راسـمیت ( .دانس ورودي نیز مینیمم و حقیقی اسـت پدر نقاط مینیمم موج ساکن ام. 310 افقی دانس نرمالیزه روي محورپام << r قرار دارد.(

:صورت زیر تعیین کردهتوان بدانس بار را میپبنابراین با استفاده از نمودار اسمیت ام-هاي مربـوط بـه اتصـال مینیمم( .کنیم، طول موج و فرکانس را تعیین می بین دو مینیمم هاز فاصل) الف(

) .تر استکوتاه تیزتر هستند و تعیین محل آنها ساده .نـیم کرا نیز مشخص مـی ها بر حسب کسري از طول موج بیان کرده و جهت آن تغییر مکان مینیمم) ب( )طرف باربه λ15.0مثال (

ی یعـرف جاهـا ماز آن قـرار داشـته و λ/2فواصـل هکوتاه بکه نقاط مستقیم مربوط به اتصالیاز آنجای) ج( ینیمم مربوط بـه و نقاط م) .که خط به بار مختوم باشدوقتی(دانس بار است پدانس ورودي برابر امپاست که امدانس مجهـول کـافی اسـت در پـ ست، براي تعیین امادانس ورودي مینیمم و حقیقی پی است که امیبار، جاها

ــمیت از نقطــ ــاگرام اس ــیمم ام هدی ــمین ــر پ ــاطع دای ــه از تق ــی ح ثابــت و محــورSWR هدانس ک Γ>1قیق

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

25

دانس نرمالیزه بـار پا ژنراتور حرکت کنیم و امی طرف باردر امتداد این دایره به ∆λ/L هاندازهید بآدست میهب .را بخوانیم

:براي روشن شدن مطلب به مثال عددي زیر توجه کنیدشـده شـاهده م) Ω50 هصبا امپدانس مشخ( دارخط انتقال شکاف هوسیلهدانس بپگیري یک امدر اندازه :مثال

وقتـی . باشـند مـی SWR=1:3.3و نسـبت مـوج سـاکن cm5برابر متوالی بین دو مینیمم هاست که فاصل. یابنـد طرف ژنراتور تغییر مکـان مـی هب λ1.0 هاندازهها بشود، مینیممکوتاهی در محل بار قرار داده میاتصال .نس بار را تعیین کنیدامپدا

( )( ) cm1052 ==λ ( ) ( ) GHzcf 31.0/103/ 8 =×== λ

/1.010/1طرف ژنراتور به ==∆ λL r<1محـور روي SWRمقـدار (کنـیم را رسـم مـی SWR=3.3 هدایر 3-2 شکل حال در دیاگرام اسمیت

λ1.0 هانـداز هشروع کرده و ب) در شکل A هنقط(مینیمم امپدانس هروي این دایره از نقط و) شودخوانده می :هاي نرمالیزه و واقعی بار عبارتند ازانسدپبنابراین ام). B هنقط(کنیم طرف ژنراتور حرکت میهب

63.044.0 jZ L += Ω+=+== 5.3122)63.044.0(5050 jjZZ L

:با توجه به مطالب فوق به سواالت زیر پاسخ دهید

چقدر است؟ ∆λ/Lحداکثر مقدار -1ــازنی -2 ــار خ ــر ب )اگ )Capasitive ــیمم ــان مین ــر مک ــا باشــد، تغیی ــا ه ــر الق ــی اســت؟ اگ ییدرجــه جهت

( )Inductive باشد چطور؟ باشد مقدار بارچقدر است؟ L∆=0اگر -3 چقدر است؟ بار باشد مقدار λ=∆L/4اگر -4

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

26

دانس بارمثال مربوط به تعیین امپ: 3-2 شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

27

ü آزمایش .نشان داده شده است 4-2 شکل وسایل این آزمایش و طرز اتصال آنها در

اتصال وسایل آزمایش : 4-2 شکل

مدوله کنید kHz1کار انداخته و آن را با فرکانس صوتی هب MHz1000س را در فرکان UHFساز نوسان )1 ).حساس است kHz1متري است که فقط به باند باریکی حول ولت SWRدستگاه سنجش ()پیچ تنظیم )2 )Tuning رخانید تا انحراف روب را بچپSWRمتر ماکزیمم شود. طول میله آنتن برابـر . هادي است هاي عمود بر یک صفحامپدانس مجهول در این آزمایش یک آنتن میله )3

cm5.7 که در فرکانسطوريهاست بMHz1000 )30( cm=λ 4ل پیک آنتن منو، این مجموعه/λ است . دار وصـل شـده اسـت، موقعیـت بـه انتهـاي خـط شـکاف Ω50یـک کابـل هوسـیل هکه این آنتن بدر حالی .گیري کنیدرا اندازه SWRهاي موج ساکن و همچنین مینیمم

ـ SWRاست تا بتوان موج ساکن مدرج شده V/1تر مطابق شکل بر حسب مSWRاشل : توجه صـورت هرا ب

:زیر قرائت کرد)که پروب در محل ماکزیمم موج ساکن قرار دارد بهره در حالی) الف( )Gain دسـتگاهSWR متـر را طـوري

.شود) آخر اشل( 1کنیم که قرائت آن برابر م میتنظیشـکل ( .خـوانیم را مسـتقیما روي اشـل مـی SWRپروب را به محل مینیمم موج ساکن حرکت داده و ) ب( 2-5(

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

28

SWRخواندن : 5-2 شکل

سیم معمـولی میسـر نیسـت بلکـه بایـد ککار با یینا( .کوتاه کنیدهادي اتصال هرا به صفح آنتن هپای )4

تغییـر محـل .)هادي کامال پوشانده شود هیک ورق و یا شبک هوسیلههادي ب هآنتن و صفح هبین پای هفاصل .هت آن را یادداشت کنیدحالت قبل و جهها را نسبت بمینیمم

.تعیین کنید MHz1000با استفاده از دیاگرام اسمیت، امپدانس ورودي آنتن را در فرکانس )5 .دست آوریدهنیز ب MHz1200و MHz900هايبا روش فوق امپدانس ورودي آنتن را در فرکانس )6مقایسـه -)7(هاي شکل ر منحنیینظ، که از محاسبات تئوري آنتن به دست آمده نتایج را با مقادیري )7

).کتانس ورودي آن موثر استاتوجه داشته باشید که عالوه بر طول، قطر آنتن نیز در ر( .کنید

.مشخصات هندسی آنتن را در آزمایشگاه یادداشت کنید : توجه

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

29

امپدانس ورودي یک آنتن منوپل بر حسب مشخصات هندسی آن : 6-2 شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

30

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

31

گیـري دامنـه وفـاز بـه کمـک پـل اندازه : 3 آزمایش دارکوپلرهاي جهت

ü قطعات الزم براي آزمایش:

مولد سیگنال مایکروویو رایزوالتو

kHz1مدوالتور مترفرکانس

dB10دار کوپلر جهت dB50~0کننده متغیرتضعیف

درجه 360تا 0 متغیرفاز هتغییردهند T بريموج اتصالSWRمتر

ü آزمایش هـاي مرجـع و انعکاسـی دار است که توسط آنها سیگنالگیري متشکل از یک زوج کوپلر جهتپل اندازه

T بـري مـوج در یـک اتصـال فـاز دهنـده متغیر و تغییر هکننده، به ترتیب پس از عبور از تضعیفجدا شدچنانچـه . گـردد اعمال مـی مترSWRسازي به پس از آشکار T بريموجخروجی اتصال . گردندمقایسه می

. گـردد دامنه و با فاز مخـالف یکـدیگر باشـند، خروجـی آشکارشـده مینـیمم مـی هم Tهاي اتصالوروديدهنده بـراي یـک ضـریب کننده و تغییرفازگیري با این پل بر این اصل استوار است که ابتدا تضعیفاندازه

گیـري ضـریب ي انـدازه سپس برا. گردندمینیمم تنظیم می هقطنبراي قرائت ) کوتاهاتصال(انعکاس مرجع ضـریب انعکـاس و میـزان تفـاوت قرائـت هکننده بیانگر دامنـ انعکاس مجهول میزان تفاوت قرائت تضعیف

.دهنده بیانگر فاز ضریب انعکاس خواهد بودفازتغییرایشگاه جاي دو کوپلر عوض شده و بایـد جـاي البته در آزم .ببندید 1-3 شکل گیري را مطابق مونتاژ اندازه

چرا؟. تضعیف کننده و تغییر دهنده فاز نیز عوض شوند

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

32

گیري دامنه و فاز سیستم اندازه: 1- 3 شکل

تنظـیم GHz0.9متر نوسـانات را روي ک فرکانسکمهتنظیم نموده ب V 10تغذیه اسیالتورگان را روي )1

کننده را بـراي قرائـت و تضعیففاز گیري قرار داده به ترتیب تغییردهنده اندازه هکوتاه را در دهاناتصال. کنیدتوجـه شـود کـه (.یـد کنتکرار 11و 5.10، 10، 5.9هاي براي فرکانس را این مراحل. یدیمینیمم تنظیم نما

)براي یک فرکانس خاص تمام آزمایش ها انجام شود و سپس فرکانس را تغییر دهید به علت تشعشع برباز موج هدهان ضریب انعکاسگیري اندازه )2

ـ را براي قرائـت مینـیمم، در حـالتی فاز کننده و تغییردهنده تضعیف 10GHz اکنون براي فرکانس هکـه دهان .یدکنگیري میزان دامنه و فاز ضریب انعکاس را در هر حالت نتیجه .یدیخروجی مدار باز است، تنظیم نما

TunerScrewگیري ضریب انعکاس اندازه )3 دامنـه و فـاز ضـریب . یـد یگیري متصل نمااندازه هه دهانتیونر پیچی را به یک بار منطبق بسته، مجموعه را ب

گیـري انـدازه 10GHz بـراي فرکـانس بـا همـان روش ) بـر ارتفاع موج 2/1عمق پیچ برابر (انعکاس تیونر را .یدینما تشخیص بار خازنی، سلفی و تشدید) 4

وصـل گیريبه دهانه اندازهباشد را می) ترکیب خازنی و سلفی(تشدید سه نوع بار که شامل خازنی، سلفی وگیـري ضـریب و بـا انـدازه )بسـته شـوند می تواننـد توجه شود که هر کدام از بارها فقط در یک حالت (کنید

.را مشخص نمایید ع هریکون10GHz براي فرکانسانعکاس گیـري ضـریب وصل کنیـد و بـا انـدازه گیريبه دهانه اندازهباشد را ی میبار تشدید که ترکیب خازنی و سلف

.گیري را روي چارت اسمیت منتقل نماییدنتایج اندازه 11و 5.10، 10، 5.9هاي براي فرکانسانعکاس

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

33

نیـز )dB3(تضعیف کننـده متغییـر و )sliding shortتحقق مدار باز با استفاده از (دار بازاین کار را براي م .انجام دهید

گیـري ضـریب باشـند، میـزان خطـا در انـدازه D دهـی لرها داراي ضریب جهـت وپکه کدر صورتی -1سوال

؟انعکاس چقدر خواهد بود

؟گیري خواهد داشتثیري بر اندازهاباشد چه ت Γراي ضریب انعکاس که آشکارساز دادرصورتی -2 سوال

یم مونتاژ مذکور به چه نحو بایست یگیري نمااگر بخواهیم دامنه و فاز ضریب انتقال مداري را اندازه -3سوال ؟تغییر کند

آیا نوع خاصی اتصال تی باید بکار برده شود؟ چرا؟ -4ل اسو

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

34

و مــایکروویوغیرفعــال برهــا و اجــزاجمــو : 4 آزمایشــدازه ــدگی ان ــاي پراکن ــري پارامتره Scattering( گی

Parameters( آنها ü هدف

)برهـا و اجـزا غیرفعـال آشنائی با مشخصات کلی مـوج )Passive گیـري و مفهـوم و روش انـدازه مـایکروویو .مایکروویوهاي در فرکانس Sپارامترهاي

ü تئوري لـی و مها عخاطر تلفات زیاد در آنهکابل ب هوسیلانتقال سیگنال به GHz1هاي باالتر از حدود در فرکانس

برهـا از مـوج ) مـثال از فرسـتنده بـه آنـتن (براي انتقال سیگنال مایکروویوهاي اقتصادي نیست و در فرکانس( )Waveguides عنوان مثال در فرکانس هب. شوداستفاده میGHz5 هاي کواکسیال خوب حدود تلفات کابل

mdB بر مستطیلی از جنس آلومینیوم در این فرکانس داراي تلفاتی حـدود که یک موجاست در حالی 5.0/mdB .باشدمی 04.0/)برها با مدهاي ترومغناطیسی از درون موجانتشار موج الک )Modes در عمـل 1.پـذیر اسـت مختلفی امکـان

)معموال از مد اصلی یا مد غالب )ModeantDo min شـود کـه داراي کمتـرین فرکـانس قطـع استفاده مـیبرهـا ایـن خصوصیات دیگـر مـوج از . و کمترین تلفات است) تر از آن انتشار ممکن نیستفرکانسی که پائین(

فضـاي بزرگتـر از ) سـرعت فـاز (طول موج و سرعت ظاهري انتشار داراي مشخص ،است که در هر فرکانس .باشندآزاد می

بر مستطیلیموج -4-1فقـط 1-4 شـکل میدان الکتریکی این مد مطابق . باشدمی 10TEبر مستطیلی مد مد اصلی انتشار در موج

. باشداي در جهت انتشار میافقی و همچنین مولفه هعمودي و میدان مغناطیسی داراي مولف هداراي مولف : بر مستطیلی داریمموج 10TEبراي

ac طوج موج قطع 2=λ

:ه کتب زیر مراجعه کردتوان بتر درباره اجزاء غیرفعال مایکروویو میبرها و اطالعات کاملبراي تئوري کامل موج) 1

1) Brown Sharpe Hughes" Lines Waves and Antennas."

2) Collin" Foundations of Microwave Engineering."

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

35

:فرکانس قطع accf

cc 2

==λ

:برطول موج داخل موج ( )2

0

/1 ff c

g−

=λ

λ

) ):سرعت فاز(اهري ظسرعت انتشار )2/1 ff

cvc

p−

=

ـ سـرعت انتشـار cدر این روابط طـول مـوج در فضـاي آزاد 0λو بـر بعـد بزرگتـر مـوج a، ور در خـال ن( )fc /0 =λ باشدمی.

10TEبر مستطیلی در مد موج: 1-4 شکل

فهوم پارامترهاي پراکندگیم -4-2تـوان بـا ین مـی یهاي پـا را در فرکانس) رتیوچند پ(اي هاي دو یا چند دریچهدانیم شبکهطور که میهمان

رهـا، برحسـب مـورد، در گیـري ایـن پارامت در انـدازه . و غیـره مشـخص کـرد Z ،Y ،Hی نظیـر یپارامترهاهـاي دیگـر ی در دریچـه یهـا باشد، ولتاژهـا و جریـان کوتاه و یا مدار باز میکه یک یا چند دریچه اتصالحالی، ایجاد اتصال): و مایکروویو UHF(در فرکانس باال . شودشود و پارامتر مربوطه تعیین میگیري میاندازه -اوال

ترانزیستوري باعث عدم ثبـات هکنندست و ممکن است مثال در یک تقویتآل مشکل اباز ایدهکوتاه و یا مدار-تدریج مفهوم علمی خود را از دست مـی ، با افزایش فرکانس، کمیات ولتاژ و جریان بهاثانی. و نوسان آن شود

). یریـد بـر را در نظـر بگ عنوان مثال یک موجبه(گیري باشند سهولت قابل اندازهدهند و کمیاتی نیستند که به

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

36

) Scatteringمخفـف ( S پراکنـدگی نـام پارامترهـاي ی بـه یها پارامترهال فوق الذکر در این فرکانسیدالبهتـوان آسـانی مـی طور که خواهیم دید بر مبناي توان هستند که کمیتی است که بهشوند که همانتعریف می

.گیري کردویو اندازههاي مایکرورا در فرکانسآنکه مـثال (خصوص به هدر یک نقط. را در نظر بگیرید 0Z همشخص امپدانسابتدا یک خط انتقال بدون افت با

:داریم) نامیممی x=0را آن

ri :فیزور موج ولتاژ VVV +=

:توان تابشی0

2

21

ZV

P ii =

:توان انعکاسی

0

2

21

ZV

P rr =

صـورت زیـر تعریـف را که ولتاژهاي تابشـی و انعکاسـی نرمـالیزه هسـتند، بـه bو aحال کمیات مختلط

:کنیممی

02ZVb r= ،

02ZVa i=

:بطوریکه 2bPr = ،2aPi =

ايدو دریچه هشبک: 2-4 شکل

بـا 1 هدریچ هولتاژهاي تابشی و انعکاسی نرمالیز). 2-4 شکل (اي را در نظر بگیرید دو دریچه هحال یک شبک

1a 1وb 2بـا 2 هو دریچـa 2وb 2 هتوجــه کنیـد کـه ولتــاژ تابیـده بـر دریچــ . (نشــان داده شـده اسـت صورت زیـر این شبکه به Sپارامترهاي ). طرف راست تعریف شده استچپ و ولتاژ منعکسه از آن بهطرف به

):در این روابط کلیه کمیات اعداد مختلط هستند(شود تعریف می

2121111 aSaSb +=

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

37

:صورت ماتریسو یا به

2221212 aSaSb +=

[ ] [ ][ ]aSb =

]: که در آن ]

=

2221

1211

SSSS

S

:داریم 11Sمثال براي . آیددست میبه Sگیري پارامترهاي از تعریف فوق روش اندازه

0

2

1011

21

01

111 ZZ

aL

LVV

abS

==Γ=

Γ===

بـدون (خروجی به بـار منطبـق هشرطی که دریچورودي به هبرابر است با ضریب انعکاس دریچ 11Sیعنی

هکـه دریچـ خروجی است در حالی هضریب انعکاس دریچ 22Sهمین ترتیب، به . ختم شده باشد) انعکاس :از طرفی دیگر داریم. ورودي منطبق باشد

021

0

21

222

21ZZi

L

a LPP

a

bS

==

==

2یعنی

21S باشـد مـی 1 هبه تـوان تابیـده بـر دریچـ 2 هنطبق در دریچشده در بار منسبت توان مصرف . 2عبارت دیگر به

21S بـراي عناصـر غیرفعـال (تضعیف یا ) کنندهبراي اجزا فعال مانند تقویت( هبهرمیزان2همـین ترتیـب بـه . است) 2به 1از (توان این شبکه در جهت مستقیم ) کنندهمانند تضعیف

12S هبهـر .باشدمیN هشبک) تضعیف(معکوس

و افـت ) LossInsertion(هـاي افـت عبـوري پارامتر مهـم کـاربردي در اجـزا مـایکروویو ، کمیـت دو .است) LossturnRe(گشتی باز

) 4-1( )(log20 21 dBSIL −=

) 4-2 ( )(log20 11 dBSRL −=

dB20 )dBILکننده با بهره به عنوان مثال براي یک تقویت و افت بازگشتی ورودي و خروجی) =−20dB10 )012(بدون فیدبک و ) کنندهمقادیر معمول براي یک تقویت =S (ماتریس اندازهS عبارتست از:

32.010032.0

: تضعیف داریم dB3کننده با همچنین براي یک تضعیفdBIL 3=

:شوداي تعریف میدریچهN هیک شبکSبا روشی مشابه، پارامترهاي

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

38

=

NNNNN

N

N

N a

aa

SSS

SSSSSS

b

bb

.

.

.

......

...

...

.

.

.2

1

21

22221

11211

2

1

)توان هم براي اجزا غیرفعال را می Sپارامترهاي )Passive و هم براي اجـزا فعـال( )Active تعریـف کـرد .

هاي مختلـف مشـخص را در فرکانس آن Sها اغلب پارامترهاي مثال، براي ترانزیستورهاي مایکروویو، سازنده=Ωاستاندارد هنسبت به مقاومت مشخص(کنند می 500Z .( داشـتن ایـن پارامترهـا مشخصـات با دردسـت

کـه تـوان ترانزیسـتور در صـورتی همـثال، بهـر . توان محاسبه کـرد کننده را میعنوان یک تقویتستور بهترانزی :آیددست میزیر به هباشد، از رابط LΓو ضریب انعکاس بار SΓضریب انعکاس مولد

( )( )

( )( ) SLLS

LSP SSSS

SG

ΓΓ−Γ−Γ−

Γ−Γ−=

12112211

22212

1111

.شویموط به چند حالت خاص از اجزاء غیرفعال مایکروویو را مذکر میحال خواص ماتریس مرب

)خاصیت تقارن )1 )Symmetry براي مثال . را تقلیل داد Sهاي ماتریس توان تعداد المانبعضی اوقات با استفاده از تقارن فیزیکی مدار می

عمود بـر ( YYو همچنین XXاین شبکه حول صفحات . را در نظر بگیرید 3-4 شکل اي چهار دریچه هشبک :واضح است که در چنین شرایطی باید داشته باشیم. باشداز نظر ساختمان فیزیکی متقارن می) کاغذ هصفح 44332211 SSSS ===

2314 SS =

3412 SS =

2413 SS = .....

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

39

اي متقارنچهاردریچه هشبک: 3-4 شکل

)خاصیت تقابل )2 )ciprocityRe

یکروویو از عناصر یا مواد غیرمتقابل مانند دیـود، فریـت و غیـره اسـتفاده اگر در ساختمان یک شبکه ما :نشده باشد، خواهیم داشت

( )jiSS jiij ≠=

:ايو مثال براي یک جزء مایکروویو سه دریچه

=

332313

232212

131211

SSSSSSSSS

S

)ثیر بدون افت ات )3 )Lossless بودن مدار در ماتریسS

:ها باید برابر صفر باشدهاي ورودي به دریچهاي بدون افت، مجموع جبري تواندریچهN هدر یک شبک ( ) 0

1

** =−∑=

N

nnnnn bbaa

: توان ثابت کرد که در چنین حالتیبا استفاده از این رابطه می .در مزدوج ردیف دیگر برابر صفر است Sضرب هر ردیف ماتریس حاصل) الف( ( )kmSS kn

N

nmn ≠=∑

=

0*

1

.در مزدوج همان ردیف برابر واحد است Sضرب هر ردیف ماتریس حاصل) ب( 1

1

* =∑=

N

nmnmn SS

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

40

)در اصطالح ریاضی چنین ماتریسی به ماتریس یکانی )Unitaryوم استموس.

در عمل اکثر اجزا مایکروویو را که ابعاد آن در مقایسه بـا طـول مـوج زیـاد بـزرگ نباشـد و از فلـزات خـوب .توان بدون افت فرض کردساخته شده باشند، می) ضریب هدایت باال(

) عبـوري گیري افـت روش اندازه -4-3 )LossInsertion بـا اسـتفاده از متغیر هکنندتضعیف

) 4-4 شکل ( : روش زیر معمول است مایکروویویک جزء ) dBحسب بر(گیري ضریب تضعیف ي اندازهبرا قرائـت تـا دهـیم متغیـر را تغییـر مـی هکننـد تضـعیف ،که جزء مورد آزمایش در مدار قرار دارددر حالی )1

و قرائـت dBXکننـده حالت قرائت تضعیففرض کنید در این. دست آیدهب )مترSWR( مترمناسبی با ولت .ولت باشد 0Vمتر ولت

متر دوباره تلدهیم تا قرائت وکننده را آنقدر تغییر میجزء مورد آزمایش را از مدار خارج کرده و تضعیف )2 .باشد dBYکننده روي حالت تضعیففرض کنید در این. دشوولت 0Vهمان

XYبرابر است با dBگیري برحسب تضعیف جزء مورد اندازه )3 −.

مربـوط ( 2Vو 1Vنده، دو مقدار مختلـف کناین روش بهتر از آن است که بدون تغییر تضعیف اچر -سوال را بخوانیم و از آنها تضعیف را محاسبه کنیم؟) گیري در مداربه وجود و عدم وجود جزء مورد اندازه

ر مایکروویوافت عبوري یک عنصاندازه گیري : 4-4 شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

41

ü محاسبه قبل از آزمایش ــوج ــا و اجزامـ ــبرهـ ــگاه بـــ یـ ــن آزمایشـ ــه در ایـ ــی هی کـ ــار مـ ــوص کـ ــریم مخصـ ــد بـ Xبانـ

( )GHzfGHz 4.122.8 :از دبر عبارتنابعاد داخلی این موج. باشندمی >> mmincha 9.229.0 ==

mminchb 2.104.0 == )بر فرکانس قطع مد اصلی براي این موج )10TE و همچنین طول موج داخلی( )gλ را در این مـد در بانـد

طـول مـوج در ( 0λمحاسـبه کـرده و منحنـی تغییـرات ) GHz5.0به فواصل ( GHz12~5.8فرکانسی همچنـین مـد بعـدي و فرکـانس . را برحسب فرکانس رسم کنید) برطول موج در موج( gλو ) فضاي آزاد

.بر تعیین کنیدرا براي این موجقطع آن ü آزمایش Xبر باند وجم )1مدولـه شـده بـا مـایکروویو سـیگنال . نشان داده شده است 5-4 شکل ل این قسمت از آزمایش در یوسا

وري یپآنـتن شـ هوسیلدار بهشکاف برکننده و موجتضعیفو زوالتوریبعد از عبور از ا KHz1سیگنال صوتی اي فلزي کال منعکس شده و دوبـاره از طریـق این موج بعد از طی مسافتی از صفحه. شودبه هوا منتقل می

ـ هم در موجبدین ترتیب هم در هوا و . گرددبر برمیوري به سیستم موجیپآنتن ش وجـود هبر امواج ساکنی ب .باشدمی gλ/2بر مساوي و در موج λ/2بین دو مینیمم متوالی آن در هوا برابر هآید که فاصلمی

)1قسمت (ل آزمایش یوسا: 5-4 شکل

گیـري توان این فواصل را انـدازه دار میشکافبر دو پروب متغیر، یکی در هوا و دیگري در موج با استفاده از

شـود کـه قرائـت آن متـري وصـل مـی به ولت) کتورتد(ساز ها از طریق آشکارولتاژ القا شده در پروب. کرد

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

42

میدان محلی است که پـروب در آن تشد و بنابراین متناسب باkHz1کننده موج مدوله همتناسب با دامن .قرار دارد

را در هـوا زگـاهرت یگ 12و 11، 10، 9، 5.8 هايهاي مربوط به فرکانسموج با استفاده از سیستم فوق طول بـراي ( .گیري شـده را بـا منحنـی محاسـبه شـده مقایسـه کنیـد ري کنید و نقاط اندازهگیاندازه برو در موج

.)ها متوسط بگیریدو از آن کردهگیري مینیمم را اندازه چندبین ه، فاصل گیري طول موجاندازه

دارکوپلر جهت)2 زیــر دار را بــا روش کــوپلر جهــت D)( دهــیجهــتو ضــریب C)(ضــریب کــوپالژ GHz10در فرکــانس

)6-4 شکل . (گیري کنیداندازه)40( کننـده را روي حـداکثر تضـعیف تضعیف) الف( dB≈ قـرار دهیـد و دتکتـور را بـه خروجـی آن وصـل

)(و قرائت ولتمتر را یادداشت کنید کرده 0V. کـه انتهـاي آن بـه بـار کننـده وصـل کنیـد و در حـالی دار را در جهت مستقیم به تضـعیف کوپلر جهت) ب(

.بـر فرعـی وصـل کنیـد دتکتـور را بـه خروجـی مـوج ) مـوج منعکسـه قابـل اغمـاض (منطبق مختوم اسـت )(تا دوباره قرائت ولتمتر برابر مقدار قبلی کننده را تغییر دهیدتضعیف 0V شود.

دسـت آمـده هلی را تکرار کنید و از مقادیر بقبگیري و اندازه دادهکوپلر را در جهت معکوس در مدار قرار ) ج(این آزمایش را با دو نوع بـار خـتم شـده انجـام .نماییده کوپلر را محاسبDو Cب ایدر دو قسمت اخیر ضر

.دهی را با هم مقایسه نماییدداده و نتایج ضریب کوپالژ و ضریب جهت

خطـاي ضـریب شـود، کـار بـرده هب Γ=1.0گیري مقدار ضریب انعکاس اگر این کوپلر براي اندازه -سوال انعکاس چقدر خواهد بود؟

)قسمت دوم(وسایل آزمایش : 6-4 شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

43

ورتوالزای )3ـ دار، ایزوالتـور با کـوپلر جهـت بـه جـاي 6-4 شـکل در مدار را قـرار دهیـد و بـا اسـتفاده از روش X دن

GHzfور را در جهـت مسـتقیم و معکـوس در فرکـانس غیر افـت مـداري ایزوالتـ تم هکنندتضعیف 10= .کنید گیرياندازه

)بري راهی موجسه Sهاي ماتریس تعیین المان )4 )JunctionTWaveguide ل یاز وسـا بـا اسـتفاده . شودعنوان مقسم توان استفاده میبري در مدارهاي مایکروویو بهراهی موجاز سه

بـا روش GHz10را در فرکـانس 23Sو 11S ،22S ،21S ،12Sمقـادیر 7-4 شـکل نشان داده شده در .گیري کنیداندازه زیر هگیـري امپـدانس ورودي دریچـ ها براي انـدازه از روش تغییر مکان مینیمم iiS عناصرگیري براي اندازه

و از دیـاگرام اسـمیت ) انـد هاي دیگر به بار منطبق وصل شـده که دریچهدر حالی(مورد نظر استفاده کنید .را بخوانیدضریب انعکاس هو زاوی اندازه

متـر را بـه انتهـاي سیسـتم SWRسـنج و یـا دتکتـور ابتدا ورودي تـوان ijSگیري مقادیر براي اندازه ایـن تـوان . دست آوریـد کننده قرائت مناسبی بهوصل کنید و با تنظیم تضعیف) داربر شکافخروجی موج(

را بـه انتهـاي سیسـتم وصـل کنیـد و تـوان j هسپس دریچ. خواهد بود j هچمعرف توان ورودي به دریدسـت که قرائت قبلـی بـه طوريکننده بهبا تغییر تضعیف( .گیري کنیدرا اندازه i هنسبی خروجی از دریچ

اگـر از دسـتگاه . (خواهـد بـود dBبرحسـب ijSکننده برابر تضعیفترتیب اختالف دو قرائت بدین ).آیدSWRکنید، موج مایکروویو مولد باید بـا فرکـانس سنج نسبی استفاده میعنوان توانمتر بهkHz1 مدولـه

.نوع بار ختم شده انجام داده و نتایج را با هم مقایسه نمایید آزمایشات را با دو ).شده باشد

گیريسیستم اندازه: 7-4 شکل

دانشکده مهندسی برق آزمایشگاه مایکروویو و آنتن

44

م راهـی، بـدون آنکـه محاسـبات را کـامال بـه انجـا بـودن سـه افتبا استفاده از خواص تقارن و بدون: سؤالراهـی را سـه Sهـاي پارامتر هگیري شده در باال کلیتوان از مقادیر اندازهبرسانید، توضیح دهید چگونه می

.دست آوردبه) فازهم زاویه و هم(

جادویی S Tهاي ماتریس تعیین المان )5جادویی بـه Tعنصر Hو Eراهی ترکیب دو نوع سه همانطور که در بخش معرفی قطعات مشخص شد از

گیري را براي این جزء مایکروویو اندازه iiSو ijSبا روشی مشابه . آید که عنصري چهاردهانه استدست می . کنید

)دهنده دوران Sتعیین پارامترهاي )6 )Circulator

و بـا مقـادیر ردهگیري کاندازه GHz10را در فرکانس Xباند ه دهنددوران 21Sو 11S ،12Sپارامترهاي .آل آن مقایسه کنیدایده