5. تقنيات قياس الميكروويف
يُستخدم إعداد طاولة الميكروويف القياسي لمعظم القياسات. وهو يتضمن مولد إشارة (مذبذب كليسترون أو غان)، ومخففات، وعازل، ومقياس تردد، وخط مشقوق مع مسبار، وكاشف، ومقياس نسبة الموجة الموقوفة أو راسم إشارة.
5.1. إجراءات القياس الرئيسية
- قياس الطاقة:
- طاقة منخفضة (0.01-10 ميلي واط): A مقياس البولومتر (باستخدام الثرمستور أو الباريتر) في دائرة الجسر يقيس الطاقة عن طريق اكتشاف تغيرات المقاومة الناتجة عن التسخين.
- طاقة متوسطة (10 ميلي واط - 1 واط): تقنيات قياس السعرات الحرارية قياس ارتفاع درجة حرارة حمل خاص ذي حرارة نوعية معروفة.
- طاقة عالية (>10 واط): مقياس السعرات الحرارية بالواط (النوع الجاف أو التدفق) قياس تغير درجة الحرارة في سائل أو مادة عازلة تمتص طاقة الميكروويف.
- قياس التوهين:
- طريقة نسبة القدرة: يتم قياس نسبة الطاقة الناتجة مع الجهاز قيد الاختبار وبدونه.
- طريقة استبدال الترددات الراديوية: يتم استبدال الجهاز بمخفف دقيق معاير، يتم ضبطه لإنتاج نفس طاقة الخرج. وتعطي قراءة المخفف مباشرةً مقدار التوهين في الجهاز.
- قياس إزاحة الطور: تقنية مقارنة يتم فيها مقارنة الإشارة المارة عبر الجهاز قيد الاختبار على راسم إشارة مع الإشارة المارة عبر مُغيّر طور دقيق قابل للتعديل. يتم ضبط مُغيّر الطور حتى تتطابق الإشارتان، مما يوفر قراءة مباشرة لفرق الطور.
- قياس نسبة الموجة الموقوفة (VSWR):
- نسبة الموجة المرتدة المنخفضة (<10): يتم القياس مباشرة باستخدام خط مشقوق ومقياس VSWR عن طريق إيجاد نسبة قراءات الجهد القصوى إلى الدنيا.
- نسبة الموجة المرتدة العالية (>10): استخدم طريقة الحد الأدنى المزدوج يُستخدم هذا الأسلوب. تُقاس المسافة بين نقطتين على جانبي أدنى جهد حيث تكون القدرة ضعف القيمة الدنيا (d₂ – d₁). ثم تُحسب نسبة الموجة الموقوفة (VSWR) على النحو التالي: VSWR = λₑ / π(d₂ – d₁).
- قياس المعاوقة:
- استخدام الخط المشقوق: يُقاس موضع أدنى جهد أولاً مع الحمل المجهول، ثم مع دائرة قصر. ويُستخدم تغير موضع أدنى جهد ونسبة الموجة الموقوفة لتحديد معاوقة الحمل.
- استخدام مقياس الانعكاس: يقوم موصلان اتجاهيان بأخذ عينات من القدرة الساقطة (P_i) والقدرة المنعكسة (P_r). يتم حساب مقدار معامل الانعكاس باستخدام الصيغة ρ = √(P_r/P_i)، ومن ثم يمكن استنتاج نسبة الموجة الموقوفة (VSWR) والمعاوقة.
- قياس عامل الجودة (Q) لمرنان التجويف: استخدم طريقة نقل يتضمن ذلك رسم قدرة خرج الرنان مقابل التردد للحصول على منحنى الرنين. يتم حساب عامل الجودة (Q_L) من تردد الرنين (w_0) وعرض نطاق نصف القدرة (2Δ): Q_L = w/2(w-w_0).