Розроблення та дослідження вимірювача параметрів пасивних НВЧ пристроїв
Автор: Огорілко Володимир Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Огорілко В.І., Сторож В.Г. (керівник). Розроблення та дослідження вимірювача параметрів пасивних НВЧ пристроїв. Магістерська кваліфікаційна робота. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2020. Розширена анотація. Вимірювач параметрів НВЧ пристроїв - це технічний засіб, який призначений визначати параметри НВЧ пристроїв шляхом проведення непрямих вимірювань. Не прямі вимірювання - це вимірювання, результат яких розраховується за робочою формулою опираючись на попередньо отримані результати прямого вимірювання, що беруть участь в обчисленні. НВЧ пристрій - це пристрій приймання, передавання чи обробки сигналів діапазону надвисоких частот. До пасивних НВЧ пристроїв належать фільтри, суматори та подільники потужності, спрямовані відгалужувачі, циркулятори, антени. До НВЧ пристроїв також належать пристрої у який використовуються складові, що працюють в НВЧ діапазоні. НВЧ пристрої працюють в діапазоні від 30 см - 1 GHz до 1 мм - 300 GHz. На основі виміряних параметрів вимірювач повинен визначати рівень розузгодження передавального тракту з досліджуваним навантаженням, представити результат у вигляді КСХ, КБХ або коефіцієнту відбиття. За потреби повинна бути забезпечена можливість визначення повного комплексного опору досліджуваного навантаження. Коефіцієнт відбиття - це результат відношення відбитого потоку випромінювання до потоку що надходить на навантаження. Комплексний опір - це величина, модуль якої рівний повному електричному опору, а аргумент - різниці початкових фаз напруги та струму на навантаженні. Об’єкт дослідження – вимірювачі параметрів пасивних НВЧ пристроїв. Предмет дослідження - спосіб реалізації широкосмугового вимірювача параметрів узгодження пасивних НВЧ пристроїв з фідерною лінією. Мета дослідження: Розробити спосіб реалізації широкосмугового вимірювача параметрів пасивних НВЧ пристрої, який можна використати в умовах начальної лабораторії. Дослідити вплив нелінійних елементів схеми на результати вимірювань і спосіб компенсації цього впливу. Робота складається з чотирьох розділів, а саме: огляд літератури, розрахунки та моделювання, проектування вимірювача параметрів НВЧ пристроїв, розрахунок економічної ефективності. У першому розділі проведено огляд методів вимірювання параметрів пасивних НВЧ пристроїв, в наслідок чого виявлено п’ять методів, а саме: м етод одного зонду[1-3], метод зрівноваженого мосту[1,6], метод спрямованого відгалужувача[3-4], метод чотирьох зондів[2,7], поляризаційний метод[2,7]. У другому розділі розроблено математичну модель вимірювального мосту. Проведено симуляцію схеми вимірюваного мосту за допомогою Micro-Cap версії 12.2.0.4 та перевірено на відповідність обчисленим результатам по відношенню до математичної моделі. У третьому розділі досліджено схему вимірювального мосту. Дослідження відбувалось методом симуляції схем з порівнянням результатів на відповідність математичній моделі. У процесі дослідження виявлено низку чинників, що впливають на точність вимірювання. Запропоновано кілька принципових схем, що забезпечують можливість вимірювання певного переліку параметрів. Спроектовано алгоритм роботи мікроконтролера, на основі якого реалізовано оцифрування рівнів напруг, що наведені на виводах мостової вимірювальної схеми. У відповідності до алгоритму, мікроконтролер забезпечує оцифрування виміряних рівнів напруг, визначення на основі цих даних параметрів досліджуваного пристрою та відправлення отриманих результатів на персональний комп’ютер. Також спроектовано алгоритм роботи програмного забезпечення для персонального комп’ютера. Програма, побудована за даним алгоритмом, повинна забезпечити прийняття даних, корегування відповідно до калібруючого коефіцієнту та їх збереження у файл для подальшого аналізу та обробки результатів. В четвертому розділі проведено розрахунок економічної ефективності та наукової результативності проведеного дослідження. У результаті виконання магістерської роботи спроектовано три схеми вимірювального мосту. Кожна зі схем вимірює певну кількість параметрів, найпростіша один параметр, а саме коефіцієнт відбиття. Інші схеми, при відповідному обробленні виміряних даних, дозволяють додатково визначити вхідний імпеданс досліджуваного пристрою. Спроектовано алгоритми роботи мікроконтролера та програмного забезпечення для персонального комп’ютера. У запропонованій реалізації вимірювача, МК виконує функції цифрового вольтметру з подальшим обчисленням параметрів досліджуваного пристрою. Призначення алгоритму програмного забезпечення є збереження виміряних даних на персональний комп’ютер з врахуванням калібруючого коефіцієнту. Ключові слова - вимірювач параметрів НВЧ пристроїв, діапазон надвисоких частот, коефіцієнт стоячої хвилі, коефіцієнт біжучої хвилі, коефіцієнт відбиття. Перелік використаних літературних джерел. 1. Винокуров В.И., Каплин С.И., & Петелин І.Г.(1986). Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. вузов. Москва: Высшая школа. 2. Кукуш В.Д.(1985). Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. Москва: Радио и связь. 3. Данилин А.А.(2008). Измерения в технике СВЧ: Учеб. пособие для вузов. Москва: Радиотехника. 4. Ефимов И.Е. & Останькович Г.А.(1977). Радиочастотные линии передачи: Радиочастотные кабели. Москва: Связь. 5. Нефедов В.И., Сигов А.С., Битюков В.К., & Хахин В.И.(2006). Метрология и радиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. Москва: Высшая школа. 6. Карпов В.М., Малышев В.А., & Перевощиков И.В.(1964). Широкополосные устройства СВЧ на елементах с сосредоточенными параметрами. Москва: Связь. 7. Бондаренко И.К., Дейнега Г.А., & Маграчев З.В.(1969). Автоматизация измерений параметров СВЧ трактов. Москва: Советское радио.