& Εφαρμογές. (εργαστήριο) Μικροκύματα

Σχετικά έγγραφα
ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 12 Οπτικοί κυματοδηγοί

Στάσιμα κύματα - Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου με το σωλήνα Kundt

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Antenna tuners: Πόσο οφελούν;

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

papost/

Κυματοδηγοί Waveguides

ΓΡΑΜΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ. a) Ομοαξονική γραμμή b) Γραμμή εδάφους c) Τρίκλωνη γραμμή d) Δισύρματη γραμμή (συνεστραμμένο καλώδιο)

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Στο σχήμα φαίνεται η σύνδεση τριών γραμμών μικροταινίας κοινής χαρακτηριστικής αντίστασης. Προσδιορίστε τον πίνακα σκέδασης.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ

Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ 1999

t Τερµατικά επίπεδα (αυθαίρετα) V = V + V Συνολική τάση I = I I ΠΙΝΑΚΕΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ & ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Φυσική για Μηχανικούς

Βασικές διαδικασίες παραγωγής πολωμένου φωτός

11 ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΑ ΠΕΔΙΑ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ. ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 28/01/2015

Θέµατα Εξετάσεων 94. δ. R

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ / Γ ΕΠΑΛ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 27/01/2013. ΘΕΜΑ 1 ο

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Φυσική ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2 ΘΕΜΑ 3

Οπτική Μικροκυμάτων ΜΚ 1, ΜΚ 2

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Λυχνία Κλύστρον Ανακλάσεως

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης

Πόλωση των Τρανζίστορ

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017

ιάθλαση. Ολική ανάκλαση. ιάδοση µέσα σε κυµατοδηγό.

Φυσική για Μηχανικούς

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΙΣΤΟΥΓΕΝΝΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 25/12/2016. Νόμος του Coulomb q1 q2 F K. C 8,85 10 N m Ένταση πεδίου Coulomb σε σημείο του Α

Στο σχήµα φαίνεται η σύνδεση τριών γραµµών µικροταινίας κοινής χαρακτηριστικής αντίστασης. Προσδιορίστε τον πίνακα σκέδασης.

Να κόψει κανείς ή να μην κόψει;

Τελεστικοί Ενισχυτές

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ AC-DC. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ - ΑΠΛΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Φυσική για Μηχανικούς

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά?

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Η μονάδα db χρησιμοποιείται για να εκφράσει λόγους (κλάσματα) ομοειδών μεγεθών, αντιστοιχεί δηλαδή σε καθαρούς αριθμούς.

Οπτικά καλώδια - εξαρτήματα

Φυσική για Μηχανικούς

6. Τελεστικοί ενισχυτές

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ / Γ ΕΠΑΛ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/02/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Το διπολικό τρανζίστορ

6.2.2 Χαρακτηριστικά κεραιών 1 / 18

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ- ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Θέμα 1 ο (Μονάδες 25)

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

Fundamentals of Lasers

max 0 Eκφράστε την διαφορά των δύο θετικών λύσεων ώς πολλαπλάσιο του ω 0, B . Αναλύοντας το Β σε σειρά άπειρων όρων ώς προς γ/ω 0 ( σειρά

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΣΥΝΕΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Φίλτρα διέλευσης: (α) χαμηλών συχνοτήτων (β) υψηλών συχνοτήτων

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΑΠΛΕΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΕΣ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες):

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πολυτεχνική Σχολή Πανεπιστήμιο Κύπρου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΑΕ ΙΙ. Αισθητήρια θερμοκρασίας Εισαγωγή

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΧΟΥΣ ΚΑΙ ΑΤΕΛΕΙΩΝ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ

Μικροκυματικές Επικοινωνίες & Τεχνολογίες Χιλιοστομετρικών Κυμάτων

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ 08/01/2017 ΘΕΜΑ Α

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΑΠΛΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k,

ΠΟΜΠΟΣ ΕΚΤΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΕΝΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΚΥΡΙΑΚΗ 10 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ - B ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΜΑ 1ο. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμίας από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

1 ο ΤΕΣΤ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ. B κύματος. Γνωρίζουμε ότι το σημείο Α έχει μικρότερη φάση από το x x σημείο Β. Συνεπώς το σημείο Γ του

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 3 Δίοδος. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Q=Ne. Συνοπτική Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου. Q ολ(πριν) = Q ολ(μετά) Η αποτελεσματική μάθηση δεν θέλει κόπο αλλά τρόπο, δηλαδή ma8eno.

Τα κυριότερα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας προσαρμογής είναι τα

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Συστημάτα Ηλεκτρικής Ενέργειας Ι

ΘΕΜΑ 1ο 1.1 Να γράψετε στο τετράδιό σας τα φυσικά μεγέθη από τη Στήλη Ι και, δίπλα σε καθένα, τη μονάδα της Στήλης ΙΙ που αντιστοιχεί σ' αυτό.

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας

Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Transcript:

Μικροκύματα & Εφαρμογές (εργαστήριο) ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται παρουσίαση των κυριότερων μικροκυματικών στοιχείων, που συνήθως χρησιμοποιούνται σε μικροκυματικές εφαρμογές στην περιοχή της ζώνης συχνοτήτων Χ (X-band) με εύρος 8-12 GHz.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΘΕΡΜΙΣΤΟΡ ΤΕΡΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΜΕΝΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΕΤΑΚΙΝΟΥΜΕΝΟ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ ΑΠΟΜΟΝΩΤΗΣ ΦΕΡΡΙΤΗ ΕΞΑΣΘΕΝΗΤΗΣ ΣΤΡΟΦΕΑΣ ΦΑΣΗΣ ΣΥΧΝΟΜΕΤΡΟ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΣ ΦΩΡΑΤΗΣ ΕΝΔΕΙΚΤΗΣ ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ ΜΕ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΥΣ ΚΟΧΛΙΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΤΙΚΟΣ ΣΥΖΕΥΚΤΗΣ ΜΑΓΙΚΟ Τ 1/3/2019 2

ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Δίοδος IMPATT Κλύστρον Ανακλάσεως Μάγνητρον μεαντηχεία Ταλαντωτής GUN 1/3/2019 3

ΘΕΡΜΙΣΤΟΡ Το Θερμίστορ είναι ένα στοιχείο που η αντίσταση του είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. Αν το Θερμίστορ τοποθετηθεί μέσα στη διαδρομή ενός μικροκυματικού σήματος, θα απορροφήσει ενέργεια από το σήμα και θα αυξήσει τη θερμοκρασία του. Αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της αντίστασης του Θερμίστορ. Οι μεταβολές της αντίστασης του θερμίστορ μπορούν να μετρηθούν με γέφυρα Wheatstone. Η ισχύς του μικροκυματικού σήματος μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια τοποθετώντας το Θερμίστορ μέσα σε κυματοδηγό και συνοδεύοντας το με κατάλληλο όργανο μέτρησης. Το θερμίστορ 1/3/2019 4

ΤΕΡΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΜΕΝΟ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Διάφοροι τύποι προσαρμοσμένου φορτίου Χρησιμοποιείται για την ολική (στην ιδανική περίπτωση) απορρόφηση της προσπίπτουσας ισχύος ενός κύματος. Στους κυματοδηγούς υλοποιείται με την τοποθέτηση απορροφητικών υλικών σφηνοειδούς μορφής (για τη μεγιστοποίηση της απορρόφησης) πριν από ένα βραχυκυκλωμένο τοίχωμα, όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Η διαμήκης διάσταση της σφήνας πρέπει να είναι μερικά μήκη κύματος μέσα στον κυματοδηγό, ώστε η ανάκλαση να είναι μικρότερη του 5%. 1/3/2019 5

ΜΕΤΑΚΙΝΟΥΜΕΝΟ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΜΑ Πρόκειται για το φορτίο, του οποίου η ισοδύναμη αντίσταση είναι μηδέν. Η υλοποίησή του γίνεται με ένα τμήμα κυματοδηγού, μέσα στον οποίο βρίσκεται αγώγιμο έμβολο κάθετα τοποθετημένο στη διαμήκη διάσταση του κυματοδηγού και το οποίο υποκαθιστά το βραχυκύκλωμα. Το έμβολο μπορεί να μετακινείται κατά μήκος του κυματοδηγού. Μετακινούμενο βραχυκύκλωμα 1/3/2019 6

ΑΠΟΜΟΝΩΤΗΣ ΦΕΡΡΙΤΗ Πρόκειται για ένα δίθυρο στοιχείο, μη αμφίδρομο, το οποίο συνήθως τοποθετείται αμέσως μετά την πηγή, με σκοπό να επιτρέπει τη μετάδοση κύματος από την πηγή προς το φορτίο και να αποτρέπει κάθε ανακλώμενο κύμα από το φορτίο να εισέλθει στην πηγή. Ο συντελεστής εξασθένησης κατά την αντίστροφη φορά κυμαίνεται από 10 έως 40 db. Ο μη αμφίδρομος χαρακτήρας του στοιχείου βασίζεται στην ανισοτροπία του φερριτικού υλικού. Η μήτρα σκέδασης του απομονωτή στην ιδανική περίπτωση είναι: S S 0 0 1 0 Βέβαια στην πράξη η μήτρα σκέδασης είναι: 0 S 21 S 12 0 με S 21 1 και S 12 0. Η ποσότητα 20log S 12 λέγεται συντελεστής απομόνωσης. Απομονωτής φερρίτη 1/3/2019 7

ΕΞΑΣΘΕΝΗΤΗΣ Πρόκειται για ένα δίθυρο στοιχείο, αμφίδρομο, το οποίο ελαττώνει την ισχύ του κύματος που οδεύει από την είσοδο στην έξοδο κατά ένα ποσοστό, το οποίο μπορεί να είναι σταθερό (σταθερός εξασθενητής) ή μεταβλητό (μεταβλητός). Πολλές φορές σε εκπαιδευτικές εργαστηριακές ένας εξασθενητής μεγάλης εξασθένησης (>20 db) μπορεί να τοποθετηθεί αντί για έναν απομονωτή αμέσως μετά την πηγή. Όμως στην περίπτωση αυτή έχουμε σημαντική εξασθένηση και του προσπίπτοντος κύματος προς το φορτίο. Εξασθενητής με δυνατότητα μετακίνησης παράλληλα στη μεγάλη διάσταση Η μήτρα σκέδασης ενός εξασθενητή δίνεται από τη σχέση: 0 a S a 0 όπου α είναι ο συντελεστής εξασθένησης και συνήθως δίνεται η ποσότητα 20log a (db). Εξασθενητής με δυνατότητα μετακίνησης κάθετα στη μεγάλη διάσταση 1/3/2019 8

ΣΤΡΟΦΕΑΣ ΦΑΣΗΣ Πρόκειται για ένα δίθυρο στοιχείο, το οποίο μπορεί να μεταβάλλει τη φάση του κύματος εξόδου ως προς αυτήν του κύματος εισόδου με μηχανικό τρόπο. Η κατασκευή του μοιάζει με αυτή του εξασθενητή με τη διαφορά ότι στο εσωτερικό του εισάγεται διηλεκτρικό φύλλο και όχι μεταλλικό, ώστε να μην παρουσιάζει εξασθένηση. Η μεταβολή της θέσης του φύλλου έχει σαν αποτέλεσμα τη μεταβολή της σταθεράς φάσης μέσα στον κυματοδηγό και επομένως της φάσης. Στη γενική περίπτωση ο στροφέας είναι αμφίδρομο στοιχείο χωρίς απώλειες και η μήτρα σκέδασης είναι: S 0 e i L 10 i10l e 0 όπου L είναι το μήκος του στοιχείου στον άξονα διάδοσης. 1/3/2019 9

ΣΥΧΝΟΜΕΤΡΟ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συχνότητας λειτουργίας και αποτελείται από μια κοιλότητα τοποθετημένη πάνω σε ένα κυματοδηγό με τον οποίο επικοινωνεί μέσω μίας οπής, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Η κοιλότητα έχει μεταβλητό μήκος L, δηλαδή έχει μεταβλητή συχνότητα συντονισμού. Όταν η συχνότητα συντονισμού της κοιλότητας είναι διαφορετική από τη συχνότητα λειτουργίας του ρυθμού ΤΕ 10 που διαδίδεται μέσα στον κυματοδηγό, τότε η ισχύς εξόδου (P out ) είναι περίπου ίση με την ισχύ εισόδου (P in ). Όμως όταν οι δύο αυτές συχνότητες είναι ίσες, τότε ένα μέρος της ισχύος (της τάξης του 30-40%) απορροφάται από την κοιλότητα και αυτό οδηγεί σε μείωση της ισχύος εξόδου. Στην πράξη ο κατασκευαστής του συχνομέτρου παρέχει πίνακα τιμών που συνδέει το μήκος κοιλότητας και τη συχνότητα συντονισμού. Συχνόμετρο απορρόφησης 1/3/2019 10

ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΣ ΦΩΡΑΤΗΣ Είναι το στοιχείο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ενός μεγέθους που είναι ανάλογο της μεταδιδόμενης ισχύος. Δηλαδή, δεν μετρά απευθείας την ισχύ του κύματος. Πρόκειται για μια δίοδο ημιαγωγού τοποθετημένη στο εσωτερικό κυματοδηγού, του οποίου η μία πλευρά είναι βραχυκυκλωμένη σε απόσταση λ g /4 από τη δίοδο, όπως στο σχήμα. Η ένταση του ρεύματος στη δίοδο είναι ανάλογη της τάσης και συνήθως η εξάρτηση είναι είτε γραμμική (ανάλογη του πεδίου του κύματος) είτε τετραγωνική (ανάλογη της ισχύος του κύματος). Το όργανο αυτό στη συνέχεια συνδέεται με ομοαξονικό καλώδιο με τον παλμογράφο. Η ένδειξη του παλμογράφου είναι η τάση που αναπτύσσεται στην αντίσταση 50 Ω του ομοαξονικού καλωδίου, η οποία οφείλεται στο ρεύμα της διόδου, το οποίο με τη σειρά του είναι ανάλογο με το πεδίο ή την ισχύ του κύματος στο εσωτερικό του κυματοδηγού. Όμως μπορούν να υπολογιστούν ποσότητες που συνδέουν λόγους ισχύος, π.χ. συντελεστής ανάκλασης, λόγος στασίμων κυμάτων, κλπ. Κρυσταλλικός φωρατής 1/3/2019 11

ΕΝΔΕΙΚΤΗΣ ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ Για τη μέτρηση του μήκους κύματος μέσα στον κυματοδηγό είναι απαραίτητο αυτός να βρίσκεται σε μονορυθμική λειτουργία και να υπάρχουν σε αυτόν στάσιμα κύματα, όπως αυτά δίνονται στο Σχήμα Αν η απόσταση δύο διαδοχικών ελαχίστων είναι Δz, τότε ισχύει: π sin βδz 0 βz π z β 10 λ g 10 Υπενθυμίζεται ότι το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο (λ 0 ), το μήκος κύματος μέσα στον κυματοδηγό (λ g10 ) και το μήκος κύματος (λ 10 ) που αντιστοιχεί στη συχνότητα αποκοπής (f 10 ) συνδέονται μέσω της σχέσης: 2 Μεταβολή του ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος του κυματοδηγού για τις περιπτώσεις μεγαλύτερων και μικρότερων ανακλάσεων 2 2 2 2π 2πf 2πfm 1 1 1 2 2 2 λ gm c c λgm λ0 λm 1/3/2019 12

ΕΝΔΕΙΚΤΗΣ ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ Επομένως, γνωρίζοντας το μήκος κύματος αποκοπής για το ρυθμό ΤΕ 10 (λ 10 = 2α) και το λ g10, μπορούμε να βρούμε το λ 0 και στη συνέχεια τη συχνότητα λειτουργίας. Το όργανο με το οποίο είναι δυνατή η μελέτη του στάσιμου κύματος μέσα στον κυματοδηγό και ο υπολογισμός του μήκους κύματος διάδοσης μέσα στον κυματοδηγό δίνεται στο Σχήμα και ονομάζεται ενδείκτης στασίμων κυμάτων. Στο ίδιο σχήμα φαίνεται ότι το όργανο μέτρησης (παλμογράφος), δηλαδή το κύμα έχει αποδιαμορφωθεί πριν οδηγηθεί σε αυτόν (δηλαδή έχει χρησιμοποιηθεί ένας κρυσταλλικός φωρατής), ενώ φαίνεται και το υποδεκάμετρο στο πλαϊνό τοίχωμα του κυματοδηγού, με το οποίο μετράμε τις αποστάσεις. Τέλος, στο δεξιό μέρος του ίδιου σχήματος φαίνονται οι προσαρμοστικοί κοχλίες, οι οποίοι μεταβάλλουν τη χαρακτηριστική αντίσταση στην έξοδο του ενδείκτη (παίζουν αντίστοιχο ρόλο με αυτό του ροοστάτη στα ηλεκτρικά κυκλώματα μικρής συχνότητας). Η περιγραφή αυτών δίνεται στην επόμενη παράγραφο. Ενδείκτης στασίμων κυμάτων 1/3/2019 13

ΕΝΔΕΙΚΤΗΣ ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ Όπως φαίνεται και στο Σχήμα στο πάνω τοίχωμα του κυματοδηγού υπάρχει μια σχισμή, η οποία δεν επηρεάζει καθόλου τη λειτουργία του κυματοδηγού, επειδή είναι διαμήκης και δεν κόβει ρευματικές γραμμές για την περίπτωση διάδοσης του ρυθμού ΤΕ 10 μέσα στον κυματοδηγό. Για την ελαχιστοποίηση των παραμορφώσεων η βύθιση της βελόνας πρέπει να είναι μικρή, ώστε να μην παραμορφώνονται τα χαρακτηριστικά διάδοσης του κύματος μέσα στον κυματοδηγό και να διατηρείται μικρή η ολίσθηση κατά μήκος της γραμμής. Το υψίσυχνο ηλεκτρικό πεδίο που επάγεται στη βελόνα ανορθώνεται στον κρυσταλλικό φωρατή και το ρεύμα εξόδου του φωρατή (που είναι ανάλογο της ισχύος του κύματος) οδηγείται στον παλμογράφο. Προφανώς, όταν η βελόνα έχει δυνατότητες μεταβλητού μήκους διείσδυσης μέσα στον κυματοδηγό και μεταβλητής θέσης κατά μήκος αυτού, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μεταβλητό φορτίο. Στην περίπτωση αυτή η διάταξη λέγεται προσαρμοστικό φορτίο και χρησιμοποιείται σε διατάξεις προσαρμογής για το μηδενισμό των ανακλάσεων. Ενδείκτης στασίμων κυμάτων 1/3/2019 14

ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ ΜΕ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΥΣ ΚΟΧΛΙΕΣ Πρόκειται για τμήμα κυματοδηγού με τρεις κατάλληλες οπές στην άνω πλευρά του, στις οποίες είναι τοποθετημένες κατάλληλες βίδες με δυνατότητα μετακίνησης προς το εσωτερικό του κυματοδηγού. Οι οπές βρίσκονται σε σταθερές θέσεις. Η χρησιμότητα του στοιχείου είναι η εξάλειψη ή τουλάχιστον η σημαντική μείωση των ανακλάσεων, όπου αυτές εμφανίζονται. Πολλές φορές, αντί για τρεις βίδες μπορεί να χρησιμοποιηθεί το στοιχείο που αναλύθηκε στην προηγούμενη παράγραφο και το οποίο αποτελείται από μια βελόνα με δυνατότητα μεταβλητής βύθισης μέσα στον κυματοδηγό καθώς και μετακίνησης κατά μήκος αυτού. 1/3/2019 15

ΚΑΤΕΥΘΥΝΤΙΚΟΣ ΣΥΖΕΥΚΤΗΣ Το όργανο αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στις μικροκυματικές μετρήσεις και χρησιμοποιείται για την κατεύθυνση της ισχύος εισόδου προς συγκεκριμένες θύρες εξόδου. Πρόκειται για δύο κυματοδηγούς, οι οποίοι εφάπτονται και συνδέονται μέσω δύο οπών που απέχουν απόσταση L. Στο Σχήμα δίνεται μια διαμήκης διατομή αυτού. Όταν η απόσταση L ικανοποιεί τη σχέση: π λ 10 2β g 10L π L 2β 4 τότε τα κύματα στη θύρα Σ από την απευθείας διαδρομή και μετά από διαδρομή μήκους 2L αλληλοαναιρούνται, δηλαδή οι θύρες #1 και #4 (και αντίστοιχα οι #2 και #3) είναι ασύζευκτες μεταξύ τους. Επίσης, επειδή υπάρχει οριζόντια συμμετρία μεταξύ των δύο κυματοδηγών, η ισχύς που μπαίνει στη θύρα #1 βγαίνει κατά 50% από τη θύρα #2 και κατά 50% από τη #3. Αντίστοιχα, ισχύς που εισέρχεται στη θύρα #2 βγαίνει κατά 50% από τη θύρα #1 και κατά 50% από τη #4, κ.ο.κ. 10 Κατευθυντικός συζεύκτης 1/3/2019 16

ΚΑΤΕΥΘΥΝΤΙΚΟΣ ΣΥΖΕΥΚΤΗΣ Η χρησιμότητα του οργάνου αυτού είναι στη δυνατότητα μέτρησης ανακλώμενου κύματος σε κάποιο σημείο μιας μικροκυματικής διάταξης. Ειδικότερα, ας θεωρήσουμε είσοδο τη θύρα #1 και έξοδο την #2, όπου θέλουμε να μετρήσουμε το συντελεστή ανάκλασης. Προσαρμόζοντας την #4 και μετρώντας την ισχύ στην #3, τότε η ισχύς είναι ίση με τη μισή της ισχύος εισόδου στην #1, δηλ. Q 3 = (P 1 /2). Αν στη συνέχεια προσαρμόσουμε την #3 και μετρήσουμε την ισχύ στην #4, αυτή είναι ίση με τη μισή της ισχύος εισόδου στην #2, δηλ. Q 4 = (P 2 /2). Όμως η προσπίπτουσα και η ανακλώμενη ισχύς στην #2 είναι Q 3 και 2Q 4, αντίστοιχα, και συνεπώς ο συντελεστής ανάκλασης στη #2 είναι: ρ 2 2 P P αν, 2 πρ, 2 2Q Q 3 4 1/3/2019 17

ΜΑΓΙΚΟ Τ Το Μαγικό Τ είναι ένα μικροκυματικό τετράθυρο, το οποίο έχει την εξής ιδιότητα: εισάγοντας δύο κύματα α 1 και α 2 στις θύρες #1 και #2, αντίστοιχα, τότε στην μία έξοδο παίρνουμε το άθροισμα αυτών και στην άλλη τη διαφορά τους. Η χρήση του είναι απαραίτητη για τη μέτρηση του συντελεστή μεταφοράς της μήτρας σκέδασης. Μαγικό Τ 1/3/2019 18

Μικροκύματα & Εφαρμογές (εργαστήριο) chris.d.nikolopoulos@gmail.com