DH 406A SISTEMA DE TREINAMENTO EM MICROONDAS Descrição de componentes
2 1 INTRODUÇÃO O sistema de treinamento em microondas DH-0406A foi desenvolvido para permitir explorar experimentalmente alguns conceitos associados à propagação de ondas eletromagnéticas. Os componentes do kit foram dimensionados para operar no espectro das microondas, na faixa de freqüências compreendidas desde 8,6 GHz até 9,6 GHz. A Figura 1 apresenta todos os componentes associados ao referido kit. 1.1 Relação de componentes Figura 1: Todos dos componentes que compõem o kit DH-0406A da Minipa Os componentes associados ao kit são: 1. DH364A00 Guia de onda fendido; 2. DH13502B Atenuador variável; 3. BD1/035A Medidor de onda; 4. GLX-2 Isolador; 5. DH13801 Curto sintonizável; 6. DH12201 Ajustador de reflexôes; 7. TD34A Terminação; 8. DH13201B Guia de onda reto; 9. DH20A000 Detector a cristal; 10. BH100-48 Circulador; 11. Cavidade ressonante; 12. BD1/032A Adaptador guia de onda a coaxial; 13. Placa de curto; 14. Lâmina acoplador; 15. Dielétricos (baquelite, vidro orgânico, politetrafluoretileno); 16. TD35A Acoplador direcional de multi-furo 10 db (opcional); 17. DH13104 T mágico (opcional); 18. DH12602 Acoplador direcional de guia cruzado (opcional); 19. DH12601 Acoplador direcional de multi-furo (opcional).
3 1.2 Descrição técnica dos componentes Guia de onda fendido É um duto ou guia para medida de onda. Há uma fenda ao longo do duto pela qual se insere uma sonda que é carregada por uma carruagem sobre trilho. A mecânica é de precisão. Deslocando a sonda ao longo do guia fendido, pode-se medir amplitude da onda em diferentes posições espaciais ao longo do seu comprimento. Figura 2: O guia de onda fendido Atenuador variável É um guia de onda que permite variar a atenuar a onda eletromagnética gerada pela fonte de sinal. Consiste em uma lâmina de material resistivo, a qual dissipa energia. A lámina pode ser movimentada da região de campo E fraco ao campo E forte ou vice versa. Figura 3: O atenuador variável Medidor de onda É um medidor de comprimento de onda e de freqüência. O medidor de onda é uma cavidade ressonante ajustável com micrômetro, indicando o comprimento da cavidade. A cavidade está conectada ao duto principal por um pequeno orifício. Quando o comprimento da cavidade atingir a condição de ressonância, absorve parte da energia propagada pelo duto principal. Figura 4: O medidor de onda
Isolador É um duto que permite passagem da onda eletromagnética em determinado sentido e a atenua fortemente quando em propagação no sentido oposto. Contém uma lâmina de ferrite quase ao seu centro, submetida a um campo magnético, provocando interação com a onda eletromagnética em propagação. 4 Figura 5: O isolador Curto sintonizável É um dispositivo que permite ajustar a posição do curto-circuito por meio do tambor. Figura 6: O curto sintonizável Ajustador de reflexões Proporciona reflexões de onda eletromagnética em propagação. A posição e a profundidade no guia de onda podem ser ajustados, sendo possível controlar a fase e intensidade da onda refletida. Figura 7: O sistema indutor de reflexões Terminação A terminação propicia a total absorção da onda eletromagnética na posição na qual for inserida no guia. Não há portanto reflexões. É um duto fechado com placa triangular recoberta de grafite segundo o eixo longitudinal do guia. O campo elétrico induz corrente sobre sua superfície de grafite, provocando a dissipação da energia eletromagnética propagada.
5 Figura 8: A terminação Guia de onda reto É um dispositivo que serve como elemento de ligação. Figura 9: O guia de onda reto Detector a cristal Detecta a presença de ondas eletromagnéticas no guia. Acopla energia no guia para circuito externo por conector coaxial, retificando o sinal para análise e medição em freqüência baixa ou corrente contínua. Figura 10: Detector a cristal com conector coaxial Circulador O circulador é uma estrutura que permite a passagem do sinal somente em uma direção entre certos terminais. Consiste de três ou mais isoladores de ferrite inseridos em seqüência. Figura 11: O circulador Cavidade ressonante É um dispositivo cujo comprimento permite que a onda eletromagnética em propagação ressone. As paredes da cavidade são condutoras.
6 Figura 12: A cavidade ressonante Adaptador guia de onda a coaxial Este componente estabelece o acoplamento entre o guia de onda e um circuito externo mediante conexão por cabo coaxial. Figura 13: Adaptador de guia de onda para cabo coaxial Placa de curto É um dispositivo confeccionado em material condutor que induz a reflexão das ondas eletromagnéticas incidentes. Figura 14: Placa refletora Lâmina acopladora Estabelece o acoplamento entre dispositivos do kit. Figura 15: Lâmina acopladora Dielétricos Em formato de bastões, podem ser introduzidos dentro do guia para alterar as características eletromagnéticas do meio durante a propagação da onda eletromagnética. São confeccionados nos materiais baquelite, vidro orgânico e politetrafluoretileno.
7 Figura 16: Bastões dielétricos 1.3 Relação de Instrumentos Os instrumentos vinculados ao kit são os especificados a seguir: 1. DH2150 Indicador detector de Onda; 2. DH388A0 Amplificador Seletivo; 3. DH1121C Fonte de Sinal de Microondas; 4. DH4861B Medidor de Potência. 1.4 Descrição técnica dos Instrumentos Indicador detector de onda Detecta mediante um galvanômetro a existência de tensão em determinado conector coaxial em contato direto com o guia de onda. A faixa de operação é de 0 a 100μA. Figura 17: O indicador de onda Amplificador seletivo Este instrumento amplifica pequenos sinais alternados de baixa freqüência. Em conjunto com o componente guia fendido permite medir relação de onda estacionária. Suas características técnicas principais são: Faixa de freqüência de 400Hz a 10kHz; Faixa de tensão de entrada de 2μV a 200mV; Impedância de entrada de 2kΩ (em 1kHz). Figura 18: O amplificador seletivo
Fonte de sinal de microondas É um instrumento composto por oscilador, atenuador variável, modulador, circuito de reforço e fonte de alimentação. As suas características técnicas são: Faixa de freqüência: 8,6 a 9,6GHz; Potência de saída > 20mW; Sinal de saída: (a) sinal contínuo, (b) modulação por sinal interno (onda quadrada de 1kHz) e (c) modulação por sinal externo (polaridade positiva ou negativa, amplitude de 5 a 40Vpp, largura de pulso de 0,2 a 3μs e freqüência de 300 a 3000Hz); Varredura de freqüência (faixa estreita): 50MHz; Interface de saída RF tipo N coaxial 50Ω; Interface de varredura tipo BNC, saída dente de serra, amplitude de 1 a 10V. 8 Figura 19: A fonte de sinal de microondas Medidor de potência O medidor de potência é um instrumento que diretamente quantifica a potência da onda eletromagnética gerada pela fonte de sinal de microondas dentro do guia. Suas características técnicas: Faixa de freqüência de 8,6 a 9,6GHz; Faixa de potência de 100μW a 100mW; SWR 1,5. Figura 20: O medidor de potência