Seminární práce na RAK - Mikrovlnné obvody

Měření

Prvním hlediskem pro rozdělení měření je rozdělení podle frekvenčních pásem. Měření frekvence (kmitočtu), resp. frekvenčního spektra, je možné považovat za objektivní parametr, který dále v jednotlivých specifických měřených parametrech vypovídá o vlastnostech daného zařízení (objektu). V tomto smyslu je ve vazbě na frekvenci velmi často diskutována šířka frekvenčního pásma daného zařízení, což je však již subjektivní veličina, která závisí na určitých stanovených úrovních, ve kterých sledujeme měřený objekt ve vazbě na frekvenci. Z měření frekvenčního spektra však vyplývají i další modifikovaná měření, ze kterých je možné usoudit např. na šumové vlastnosti měřeného prvku atd.

Souvisejícím parametrem s měřenou frekvencí je vlnová délka. V zobecněném přístupu k měření, zejména ve vysokofrekvenčním pojetí, je však třeba hodnotit měřené objekty (předpokládáme dvoubrany – obecně vícebrany) z hlediska rozprostřených parametrů. Vlnová délka má tudíž význam relativního měřítka. I přes to, že ji označujeme jako relativní, má svůj velký význam, protože nám určuje měřítka, a tedy i možnosti, v jakých uspořádáních měřit, jak přesně měřit, porovnávat zařízení z hlediska velikosti atd. Známé jsou pojmy jako elektrická délka vedení, elektrické rozměry vyzařovacích struktur atd. Nejde o nic jiného, než o vyjádření rozměrů v měřítku, které určuje vlnová délka, pochopitelně s korekcí na příslušné elektrické materiálové parametry.

Za základní souhrn parametrů, které popisují objekty z hlediska elektrických veličin, je tedy možné považovat frekvenci a dále elektrické materiálové parametry, což jsou v mikroskopickém pojetí permitivita, permeabilita a vodivost. Tyto se zavádějí většinou jako komplexní veličiny. Komplexní permitivita a komplexní permeabilita v sobě automaticky zahrnují vliv ztrát. Je třeba si ale uvědomit, že tyto ztráty dané konečnou vodivostí, ovlivňují jejich jak reálnou, tak imaginární část.

Objekty podle elektrických materiálových parametrů a jejich funkční závislosti dělíme na:

– nelineární, kde elektrické materiálové parametry závisí na velikosti pole, tedy na hodnotách intenzit elektrického a magnetického pole,

– nehomogenní, kde ve struktuře materiálů se mění hodnoty elektrických materiálových parametrů bod od bodu,

– anizotropní, kde elektrické materiálové vlastnosti (obecně popisované jako tenzory) mají v různých směrech různou hodnotu,

– disperzní, kde elektrické materiálové parametry se mění s frekvencí.

Výše uvedené závislosti, respektive nezávislosti jsou vzájemně nezávislé. Tedy může existovat materiál, který by byl zároveň jak nelineární, tak nehomogenní, anizotropní i disperzní zároveň. Pochopitelně můžeme přejít na makroskopickou úroveň a mluvit o hodnotách kapacity, indukčnosti a elektrického odporu, nebo obecně o impedancích. Toto pojetí již v sobě obsahuje právě geometrii struktury a relativní rozměry vztažené k měřítku vlnových délek. Pokud nebudeme přistupovat k měřením z pohledu skutečně vysokofrekvenční techniky, v řadě případů toto pochopitelně není třeba brát do úvahy, nicméně zobecněné pojetí by odtud mělo právě vycházet.