Розробка віртуального інструментарію для дослідження дільників потужності НВЧ діапазону

Терещенко, Олексій Сергійович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8011
Title:	Розробка віртуального інструментарію для дослідження дільників потужності НВЧ діапазону
Authors:	Гавриш, Олександр Степанович Терещенко, Олексій Сергійович
Keywords:	дільник потужності;міст;хвилевід;програма labview;віртуальний інструментарій
Issue Date:	2023
Abstract:	В даній роботі синтезовано віртуальний інструментарій, що містить 3 вкладки на лицьовій панелі. В першій вкладці здійснюється чисельний розрахунок параметрів. Початковими даними для розрахунків є три параметри: частота» і два розміри поперечного перетину хвилеводу. Віртуальна установка дозволяє визначати розміри щілини мосту, при якій потужність між вихідними плечами ділиться порівну. Для кільцевого мосту розраховується розмір вузької стінки кільцевого хвилеводу.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8011
Appears in Collections:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Б_172_РТ_Терещенко_Гавриш_2023.pdf Restricted Access		2.54 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА 
МАШИНОБУДУВАННЯ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІЧНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ ТА 
КІБЕРБЕЗПЕКИ 
 
До захисту допущено  
завідувач кафедри РТСК 
д.т.н., професор __________ В.В. Палагін  
"_____" червня 2023 року 
 
 
Пояснювальна записка 
до випускної роботи 
освітнього ступеня «бакалавр» 
на тему: «Розробка віртуального інструментарію для дослідження  
дільників потужності НВЧ діапазону» 
 
 Виконав студент 2(4) курсу, групи РТ-95ск 
Спеціальність – 172 «Телекомунікації та 
 радіотехніка» 
Освітня програма – «Радіотехніка та 
 
робототехнічні системи» 
 Терещенко Олексій Сергійович 
 Керівник роботи Гавриш О.С. 
 Рецензент Бондаренко М.О. 
 
 
 
Черкаси 2023 
Форма № Н-9.01 
Черкаський державний технологічний університет 
(назва вузу) 
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування 
Кафедра Робототехнічних і телекомунікаційних систем та кібербезпеки 
Освітній ступінь бакалавр 
Спеціальність 172 -  Телекомунікації та радіотехніка 
Освітня програма Радіотехніка та робототехнічні системи 
 ЗАТВЕРДЖУЮ 
 Завідувач кафедри РТРСК 
 д.т.н., професор Палагін В.В. 
   
 « 16 » січня  2023 р. 
 
ЗАВДАННЯ 
на дипломний проект (роботу) студенту 
Терещенку Олексію Сергійовичу 
(прізвище, ім'я, по батькові) 
1. Тема проекту (роботи) Розробка віртуального інструментарію для дослідження дільників  
потужності НВЧ діапазону 
керівник проекту (роботи) Гавриш Олександр Степанович, к.ф.-м.н., доцент 
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) 
затверджена наказом по університету від « 28 »  лютого       2023 р.  № 45/04 
2. Строк подання студентом проекту (роботи) 1 червня 2023 р. 
3. Вихідні дані до проекту (роботи) Тип мосту: щілинний і кільцевий, вхідні параметри:  
частота, ГГц, розміри поперечного перетину хвилеводу ахb, мм2, вихідні параметри: 
розміри щілини мосту, розмір вузької стінки кільцевого хвилеводу 
 
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)______ 
Вступ. 1. Загальні відомості про дільники потужності НВЧ. 2. Огляд лабораторної  
установки-прототипу для вимірювання параметрів дільника потужності. 3. Віртуальний  
стенд для дослідження дільників потужності НВЧ діапазону.4. Охорона праці. Висновки. 
Список використаної літератури 
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)  
10 слайдів в PowerPoint 
 
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються 
  Підпис, дата 
Розділ Прізвище, ініціали та посада  завдання         завдання 
консультанта видав прийняв 
Охорона праці Кожем’якін О.С., ст. викладач   
 кафедри геодезії, землеустрою,   
 будівельних конструкцій та   
 безпеки життєдіяльності   
    
    
    
 
7. Дата видачі завдання 28 лютого 2023 р. 
 
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН 
№ Назва етапів дипломного                               С  т  р  о  к   виконання етапів      П   р имітка 
з/п проекту (роботи) проекту (роботи) 
1. Аналіз технічного завдання та огляд літератури 16.01.2023  
2. Ознайомлення з принципом дії дільників  03.02.2023  
 потужності та їх математичними моделями   
3. Огляд лабораторної установки-прототипу 18.02.2023  
4. Створення СубВІ для обчислення параметрів    
 дільників потужності 16.03.2023  
5. Дослідження дільників потужності за допомогою    
 віртуального інструментарію 15.04.2023  
6. Розробка розділу з охорони праці 01.05.2023  
7. Оформлення пояснювальної записки та презентації 15.05.2023  
    
    
    
   
 
 Студент   Терещенко О.С. 
  (підпис) (прізвище та ініціали) 
Керівник проекту (роботи)   Гавриш О.С. 
  (підпис) (прізвище та ініціали) 
 
ЗМІСТ 
Стор.   
Вступ 4 
1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ДІЛЬНИКИ ПОТУЖНОСТІ НВЧ 6 
1.1 Дільники потужності НВЧ 6 
1.2 Спрямовані відгалужувачі 11 
1.3 Мостові пристрої НВЧ 15 
2. ОГЛЯД ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ-ПРОТОТИПУ ДЛЯ  
ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ДІЛЬНИКА ПОТУЖНОСТІ 21 
2.1 Апаратне та програмне забезпечення лабораторної установки-прототипу 21 
2.2 Підготовка приладів для роботи 28 
3. ВІРТУАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ДІЛЬНИКІВ  
ПОТУЖНОСТІ НВЧ ДІАПАЗОНУ 47 
3.1 Розробка технічних вимог до віртуального стенду для розрахунку  
параметрів дільників потужності НВЧ діапазону 47 
3.2 Створення СубВІ для обчислення параметрів дільників потужності 48 
3.3 Віртуальний прилад «Дослідження дільників потужності» 55 
3.4 Дослідження дільників потужності за допомогою віртуального  
інструментарію 61 
4. ОХОРОНА ПРАЦІ 65 
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні  
електротехнічної  лабораторії 65 
4.2 Розробка системи кондиціонування повітря лабораторії 69 
Висновки 79 
Список використаної літератури 80 
 
 
ВСТУП 
 
НВЧ мостами, або гібридами (англ. – hybrid), називають пристрої, які ділять 
потужність, що потрапляє в одне з плечей, порівну між двома іншими плечами. 
Мости широко застосовуються в техніці НВЧ. Їх використовують в різноманітних 
вимірювальних схемах, перш всього в так званих мостових схемах, у фазометрах і 
комутуючих пристроях, наприклад в балансних антенних перемикачах. Більшість 
є базовим елементом при конструювання балансних змішувачів, балансних 
модуляторів, фазових і частотних дискримінаторів, циркуляторів. Тому вивчення 
дільників потужності є актуальною задачею. 
Виклики суспільству, спричинені пандемією і війною, внесли свої корективи 
і в освітній процес. Для підготовки кваліфікованого інженера обов’язковим 
компонентом освітнього процесу є лабораторний практикум. Проте не всі 
студенти зараз мають очний доступ до навчання. Тому в таких випадках 
альтернативою може слугувати віртуальна лабораторія, яка емулює роботу 
досліджуваного приладу і дозволяє організувати дистанційне навчання. 
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. 
Вибраний напрямок досліджень по дослідженню приладів НВЧ та оптичного 
діапазонів пов’язаний з науково-методичною роботою, що проводиться 
співробітниками кафедри РТСК. 
Мета і завдання дослідження. 
Метою даної кваліфікаційної бакалаврської роботи є створення 
віртуального інструментарію в середовищі Labview для дослідження двох типів 
дільників потужності НВЧ діапазону. 
Досягнення поставленої мети можливе при вирішенні наступних завдань: 
• проаналізувати особливості роботи щілинних і кільцевих мостів та 
розглянути математичні моделі, що описують їх роботу; 
• провести огляд існуючих фізичних стендів і програмних засобів 
моделювання та розрахунку параметрів дільників потужності; 
• провести огляд програмного середовища Labview та його основних 
функціональних можливостей; 
• використовуючи математичні моделі розрахунку основних параметрів 
різних типів дільників потужності, синтезувати допоміжні віртуальні 
інструменти в середовищі LabVIEW; 
• синтезувати віртуальний інструментарій для розрахунку параметрів та 
побудови графічних залежностей щілинного і кільцевого мостів; 
• провести розрахунок і аналіз параметрів дільників потужності за 
допомогою віртуального стенду. 
Практичне значення одержаних результатів. 
Синтезовано простий та зрозумілий в використанні віртуальний інструментарій 
з українським інтерфейсом для швидких розрахунків параметрів щілинних і 
кільцевих мостів. 
 
1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ДІЛЬНИКИ ПОТУЖНОСТІ НВЧ 
 
1.1 Дільники потужності НВЧ 
 
У трактах НВЧ використовуються дільники потужності НВЧ, призначені 
для розподілу у необхідному співвідношенні потужності джерел НВЧ коливань на 
кілька каналів. Розрізняють такі типи дільників потужності НВЧ: трійники; 
спрямовані відгалужувачі; мостові пристрої; багатоканальні дільники потужності 
НВЧ. 
Трійником називається зчленування трьох ліній передачі. Трійники на 
еквівалентній схемі відображаються у вигляді шестиполюсника. На рис. 1.1,а та 
1.1,б показані хвилеводні симетричні Y-трійники в площинах Н і Е відповідно та 
їх еквівалентні схеми. Визначимо матриці розсіювання цих пристроїв. 
2 2
E
1 1
E
3 E 3
a b 2
2
W W
W
3 W W
W
1 1 3
 
а)      б) 
Рисунок 1.1 – Хвилеводні симетричні Y-трійники та їх еквівалентні схеми:  
а) у площині Н, б) у площині Е 
 
Матриця розсіювання шестиполюсника має третій порядок (за кількістю пар 
клем багатополюсника або входів пристрою НВЧ). Коефіцієнт відбиття s11 
визначається при підключенні до входу 1 генератора, а до інших - узгоджених 
навантажень. У цьому випадку навантаженням еквівалентної лінії, що відповідає 
входу 1 є паралельне з'єднання двох ліній з хвильовим опором W, еквівалентних 
входам 2 і 3, тобто Zн = W/2. s11 = (Zн – W)/(Zн + W) = – 1/3. 
З цієї причини коефіцієнти передачі з входу 1 на входи 2 і 3 рівні, тобто. 
s21=s31. Оскільки розглядається ідеальний Y-трійник без втрат, його матриця 
розсіювання унітарна. Тому сума квадратів модулів елементів будь-якого рядка 
чи стовбця цієї матриці дорівнює одиниці, тобто | s 2
11|  + | s 2
21|  + | s |231  = 1. З огляду 
на сказане, знаходимо | s21| = | s31| = 2/3. Клемні площини цього пристрою можуть 
бути розташовані так, щоб усі елементи першого стовпця матриці розсіювання 
стали дійсними. Враховуючи, що Y-трійник є взаємним пристроєм та його 
матриця розсіювання симетрична, отримуємо: 
 
−1 2 2 
1  
SН = 2 −1 2
3  
 2 2 −1                                              (1.1) 
 
Розмірковуючи аналогічно до симетричного Y-трійника в площині Е, 
отримуємо: 
 
 1 − 2 − 2
1  
SЕ = − 2 1 − 2
3  
− 2 − 2 1                                              (1.2) 
 
Знак «мінус» у коефіцієнтах передачі цієї матриці пояснюється тим, що при 
збудженні, наприклад, входу 1 Y-трійника, на входах, що залишилися, орієнтація 
вектора Е змінюється на протилежну (див. рис.1.1,б). Y-трійники можна 
проаналізувати з урахуванням їхньої геометричної симетрії щодо осі та площини, 
що проходить через середину кожного з хвилеводів. Скориставшись методикою 
впливу геометричної симетрії пристроїв НВЧ на зовнішні характеристики, можна 
отримати матриці розсіювання таких пристроїв, що збігаються з (1.1) і (1.2). 
3
3
1
1
2 2
a a
 
а)      б) 
Рисунок 1.2 – Хвилеводні Т-подібні трійники: а) у площині Н, б) у площині Е 
 
На рис. 1.2,а та 1.2,б показані хвилеводні Т-подібні трійники в Н- та Е-
площинах відповідно. Зазвичай їх виконують таким чином, щоб вони були 
узгоджені по входах 1. Тому при збудженні цих входів потужність ділиться 
порівну між плечима 2 і 3 (входи НВЧ пристрою іноді називають плечима). Тому 
 
s21 = s31 =1/ 2
 
 
У Н-трійнику при цьому плечі 2 і 3 збуджуються у фазі, а в Е-трійнику - у 
протифазі. Враховуючи сказане та властивість унітарності матриці, отримуємо 
наступні матриці розсіювання Т-подібних трійників: 
 
 0 2 2  0 2 − 2
1   1  
SН =  2 −1 1  SЕ =  2 1 1 
2  2 1 −1
2 − 2 1 1 
                                 (1.3) 
 
На рис.1.3,а і 1.3,б представлені трійники у коаксіальному та смужковому 
виконаннях відповідно. Вони мають матриці розсіювання такі самі, як у 
хвилеводного Н-трійника. 
b
b
2 2 3
3
1
1  1
а)     б) 
Рисунок 1.3 – Трійники: а) коаксіальний, б) смужковий 
 
2 2 3
3
1
1 1  
Рисунок 1.4 – Балансний смужковий дільник потужності 
 
Насправді часто зустрічається завдання складання потужностей двох 
джерел у загальному навантаженні. Розглянемо можливість застосування для цих 
цілей, наприклад, Т-образного Н-трійника. Підключимо перше джерело з 
амплітудою а1 до плеча 2 трійника, друге джерело з амплітудою а2 до плеча 3, а 
узгоджене навантаження до плеча 1. Знайдемо амплітуди хвиль bn (n = 1, 2, 3), 
відбитих від трійника, за допомогою визначника матриці розсіяння: 
 
2
 b = (a + a ),
b1  0 2 2 0  1 1 2
2
  1    1
b =  2 −1 1 b
 a 2 = (a2 − a1),
 2  1
2   2
    1
b3  2 1 −1 a 
2  b3 = (a − a ).
  1 2
                 2  
 
Звідси випливає, що потужність джерел складається у плечі 1 трійника лише 
тоді, коли а1 = а2. Інакше у плечах 2 і 3 трійника з'являються небажані відбиті 
хвилі. Для усунення цих хвиль при будь-яких амплітудах джерел необхідно, щоб 
матриця розсіювання шестиполюсного пристрою складання потужності мала б 
вигляд: 
 0 2 2
1  
S =  2 0 0 
2  2 0 0 
  . 
 
Оскільки ця матриця – симетрична, вона відповідає взаємному пристрою. 
Визначимо наявність теплових втрат у цьому пристрої. Для цього знайдемо власні 
числа матриці розсіювання як корні характеристичного багаточлена det(S - 
2
λSE)=0. Підставивши сюди матрицю S, отримаємо: S (1− S ) = 0  , Звідки λS1 = 0, 
λS2 = 1, λS3=–1. Таким чином, при збудженні пристрою НВЧ першим власним 
вектором матриці S він повинен повністю поглинатися цим пристроєм, а другий і 
третій власні вектори повинні повністю відбиватися від пристрою НВЧ. Ці 
властивості має узгоджений трійник (або балансний дільник потужності), 
смужковий варіант якого показаний на рис.1.4. До його складу входить 
поглинаючий елемент у вигляді резистора R, величина опору якого, а також 
хвильові опори плечей підбираються з умови забезпечення максимальної робочої 
смуги частот пристрою. 
 
1.2 Спрямовані відгалужувачі 
 
Спрямовані відгалужувачі представляють собою взаємні пристрої НВЧ, що 
мають чотири плеча. При збудженні одного з плечей потужність ділиться у 
необхідному відношенні між якимись двома плечима, а четверте плече 
залишається збудженим. На еквівалентній схемі спрямований відгалужувач 
відображається у вигляді восьмиполюсника. Залежно від розташування входів 
спрямованих відгалужувачів, між якими ділиться потужність НВЧ, вони 
поділяються на три типи, представлені на рис. 1.5. Перший тип (I) називається 
співспрямованим, другий (II) та третій (III) – протиспрямованими. 
 
1 3 1 3 1 3
2 4 2 4 2 4
 
I    II   III 
Рисунок 1.5 – Восьмиполюсники, еквівалентні спрямованим  
відгалужувачам типів I, II та III 
 
З рис.1.5 видно, що перенумерацією входів спрямованих відгалужувачів 
типів II і III вони можуть бути зведені до типу I. Тому далі розглядатимемо 
спрямовані відгалужувачі типу I. Ідеальні спрямовані відгалужувачі мають 
матрицю розсіювання виду: 
 
 0 0 1−C 2 − iC 
 
 0 0 − iC 1−C 2

S =

1−C 2 
− iC 0 0
 
 − iC 1−C 2 0 0                              (1.4) 
 
де С – коефіцієнт зв'язку, що визначає частку потужності, що відгалужується. З 
виду матриці S випливає, що всі входи направленого відгалужувача узгоджені 
(s11=s22 = s33 = s44 = 0), входи 1 і 2, а також 3 і 4 взаємно розв'язані, тобто. s21=s12= 0 
і s43 = s34 = 0. 
При збудженні плеча 1 фаза коливань у плечі 4 відстає на 90° від фази 
коливань у плечі 3. Про це говорить негативна уявна одиниця при коефіцієнті С. 
Реальні спрямовані відгалужувачі характеризуються наступними параметрами, 
що визначаються в режимі збудження плеча 1: перехідним послабленням 
c41=10lg(P1/P4) = –20 lgC; спрямованістю c24 = 10 lg(P4/P2); робочим згасанням 
c31=10 lg(P1/P3); коефіцієнтом стоячої хвилі (КСХ) на вході, рівним (1+|s11|) / (1-
|s11|). Дані параметри визначаються в деякій смузі частот спрямованого 
відгалужувача, і їх числові значення лежать у межах 0 ≤ c41 < 60 дБ; c24> 20 дБ; c31 
<3 дБ; КСХ≈1,1. 
Найпростішим спрямованим відгалужувачем є хвилеводний дводірковий 
відгалужувач (рис. 1.6). Він представляє собою два прямокутні хвилеводи, в 
загальній вузькій стінці яких на відстані λхв/4 один від одного прорізані два 
отвори зв'язку. При збудженні плеча 1 потужність НВЧ в основному проходить в 
плече 3, і невелика її частина відгалужується в плече 4. Плече 2 при цьому 
залишається розв'язаним, так як хвилі, що відгалужуються через отвори, відстані 
між якими λхв/4, виявляються в цьому плечі протифазними і гасять одна одну. 
Недоліком цього пристрою є його вузькосмуговість. Для усунення цього недоліку 
спрямований відгалужувач роблять багатодирочним. За рахунок цього вдається 
також підібрати потрібну частотну характеристику перехідного послабле2ння с41. 
 a/4
4
1
1 3
a a/4
2 a 4
λв/4
 
Рисунок 1.6 – Дводірковий спрямований відгалужувач 3
 
У хвилеводних трактах НВЧ широко використовується спрямований 
відгалужувач, що є двома прямокутними хвилеводами, що перетинаються під 
прямим кутом, у загальній широкій стінці яких на відстані а/4 від вузьких стінок 
прорізаний отвір зв'язку будь-якої форми (рис.1.7).  
2
a/4
4
1
1 3
a a/4
2 a 4
λв/4
3
 
Рисунок 1.7 – Спрямований відгалужувач на хвилеводах, що перехрещуються 
 
Можливі форми отворів, що застосовуються у таких відгалужувачах, 
показані на рис.1.8. Форма та розміри отворів істотно впливають на величину 
перехідного ослаблення. У спрямованих відгалужувачах з елементами 
резонансного типу (щілини, хрестоподібні отвори) вдається отримати малі 
значення перехідного послаблення. Принцип роботи такого отвору ґрунтується на 
тому, що точка розташування отвору є точкою кругової поляризації вектору 
магнітного поля хвилі Н10. Напрямок обертання вектора Н однозначно визначає 
напрямок поширення хвилі Н10 у хвилеводі. Спрямоване відгалуження потужності 
пояснюється збереженням напрямку обертання вектору Н у верхніх та нижніх 
хвилеводах. Для зменшення перехідного послаблення в таких отворах роблять два 
діагонально розташовані хрестоподібні отвори зв'язку. 
 
Рисунок 1.8 – Форми отворів зв'язку, що використовуються у спрямованих 
відгалужувачах 
На рис.1.9 показані смужкові спрямовані відгалужувачі. Двошлейфовий 
відгалужувач (рис.1.9,а) є аналогом дводирочного хвилеводного відгалужувача. 
Шлейфи довжиною λл/4 виконують роль отворів і розташовані на відстані λл/4 
один від одного. Необхідне перехідне послаблення і узгодження входів 
забезпечується підбором хвильових опорів шлейфів і лінії, що з'єднують їх. 
l
1 3
1 3 d
2 4
4
2  
а)    б) 
Рисунок 1.9 – Смужкові спрямовані відгалужувачі:  
а) двошлейфові; б) на зв'язаних лініях 
 
Принцип роботи смужкового відгалужувача на зв'язаних лініях (рис.1.9,б) 
полягає в тому, що спрямований перехід з основної лінії (1 - 3) у вторинну (2 - 4) 
здійснюється за рахунок розташування в полі лінії (1 - 3). 
Для цього відстань d між лініями робиться досить малою. Величина 
перехідного згасання в такому відгалужувачі залежить від зазору між лініями d і 
від довжини зв'язаної ділянки l. 
У такому спрямованому відгалужувачі забезпечується розподілений по 
довжині зв'язок між лініями. 
 
1.3 Мостові пристрої НВЧ 
 
Мостами НВЧ називають спрямовані відгалужувачі з перехідним 
послабленням 3 дБ. Таким чином, міст ділить потужність порівну між плечима 3 
та 4 (див. рис.1.5). 
l l
1 3
a
A a
a
2 4
b
 
а)         б) 
Рисунок 1.10 – Хвилеводно-щілинні мости: а) у Н площині, б) у Е площині 
 
Розрізняють такі мостові пристрої НВЧ: хвилеводно-щілинні мости в Н- та 
Е-площинах; кільцевий міст; подвійний Т-міст; згорнутий подвійний Т-міст. 
Мости НВЧ, будучи окремим випадком спрямованих відгалужувачів, на 
еквівалентній схемі відображаються у вигляді восьмиполюсника. Хвилеводно-
щілинний міст у Н-площині (рис.1.10,а) представляє собою два прямокутні 
хвилеводи, частина загальної вузької стінки яких довжиною l вирізається. В 
результаті утворюється широкий прямокутний хвилевід з розмірами поперечного 
перерізу Ахb. Розмір цього хвилеводу вибирається в такий спосіб, щоб у ньому 
поширюваними були хвилі Н10 і Н20, тобто. λ < A < 3λ/2. При збудженні плеча 1 
хвилею Н10 в широкому хвилеводі збуджуються хвилі Н10 і Н20. Епюри 
поперечних складових електричного поля цих хвиль у місці збудження показано 
на рис.1.11. З графіків випливає, що в ділянці входу 2 моста a ≤ x ≤ 2a хвилі Н10 і 
Н20 широкого хвилеводу знаходяться в протифазі. Тому плече 2 розв'язане. Хвилі 
Н10 і Н20 у широкому хвилеводі мають різні фазові швидкості. Тому в місці 
розташування плеча 3 і 4 вони набувають різниці фаз 
 = H − 
10 H  = k l  = k l
20       H10 zH10       H20 zH20  
Тут 
kzH = (2 / ) 1− ( / 2A)2
kzH = (2 / ) 1− ( / A)2
10 20  
 
 
Рисунок 1.11 – Епюри електричного поля хвиль Н10 і Н20 у площині  
входів 1 та 2 хвилеводно-щілинного мосту та поздовжні постійні  
поширення хвиль Н10 та Н20 у широкому хвилеводі 
 
Для того щоб потужність поділилася порівну між плечима 3 і 4, необхідно 
так вибрати довжину l, щоб 
 
 =  / 2 + n, n = 0, 1, 2, ...
 
 
Таким чином, найменша довжина моста визначається за умови 
 
 =  / 2 l = ( / 2)(k zH − k )
10 zH20  
Аналогічно працює хвилеводно-щілинний міст у Е-площині (рис. 1.10, б). 
Він представляє собою два прямокутні хвилеводи, в загальній широкій стінці яких 
прорізані два прямокутні отвори, що примикають до вузьких стінок. Таким 
чином, на ділянці довжиною l утворюється прямокутний коаксіал. В області 
отворів зв'язку збуджуються хвилі Т та Н10. Довжина моста l вибирається з умови 
забезпечення різниці фаз між цими хвилями π/2: 
 
l = ( / 2)(k − kzH )
10 ,      де k = 2π/λ. 
 
Хвилеводно-щілинні мости в Н- та Е-площинах мають однакові матриці 
розсіювання: 
 
 0 0 1 − i
 
1 0 0 − i 1
S =  
2  1 − i 0 0 
 
− i 1 0 0  . 
 
Кільцевий міст представляє собою згорнуту в кільце лінію передачі 
довжиною 3λл/2, в яку з інтервалом λл/4 включені чотири вхідні лінії передачі. В 
якості лінії передачі можуть бути використані прямокутний хвилевод Е- і Н-
площинах, коаксіал, смужкова лінія і т.п. Для прикладу на рис.1.12 наведено 
кільцевий міст у смужковому виконанні. 
При збудженні плеча 1 в обидві сторони по кільцю поширюються хвилі, які 
в області плечей 2 і 4 виявляються синфазними, а в області плеча 3 – 
протифазними. Тому потужність ділиться порівну між плечима 2 та 4, а плече 3 – 
розв'язане. При цьому плечі 2 і 4 збуджуються протифазно, так як відстань між 
ними дорівнює λл/2. Узгодження входів моста забезпечується підбором хвильових 
опорів лінії та лінії кільця. Збуджуючи послідовно всі плечі кільцевого моста, 
можна скласти матрицю розсіювання: 
 0 −1 0 1 
 
i −1 0 −1 0
S =  
2  0 −1 0 −1
 
 1 0 −1 0   
 
2 λл/4 3
λл/4 λл/4
1 4
3λл/4
 
Рисунок 1.12 – Смужковий кільцевий міст 
 
Подвійний Т-міст є ще одним представником хвилеводних мостових 
пристроїв (рис.1.13). Він є гібридом хвилеводних Е- і Н-трійників (див. рис.1.2). 
При збудженні плеча 1потужність  ділиться порівну між плечами 3 і 4, 
збуджуючи їх синфазно. Плечо 2 виявляється розв'язаним, так як вектор 
електричного поля хвилі Н10 плеча 1 виявляється орієнтованим уздовж хвилеводу 
плеча 2 і в ньому збуджуються хвилі типу Е, що знаходяться в закритому режимі. 
При збудженні плеча 2потужність  також ділиться порівну між плечами 3 і 4, 
збуджуючи їх, однак, в протифазі. Плечо 1 виявляється розв'язаним, так як вектор 
електричного поля хвилі Н10 плеча 2 орієнтований паралельно широким стінкам 
хвилеводу плеча 1 і у ньому збуджуються хвилі типу H0n (n = 1, 2, …), які 
знаходяться у закритичному режимі. З огляду на взаємність цього пристрою 
можна скласти матрицю розсіювання: 
 
0 0 1 1 
 
1 0 0 1 −1
S =  
2 1 1 0 0 
 
1 −1 0 0  . 
 
2
4
1
b
3
a
 
Рисунок 1.13 – Подвійний Т-мост 
 
Відмінною особливістю подвійного Т-моста є те, що він складає потужності 
синфазних рівноамплітудних джерел, підключених до плечей 3 і 4, у плечі 1, а 
протифазних – у плечі 2. Тому такі пристрої знаходять застосування в антенах 
моноімпульсних радіолокаційних станцій для формування сумарно-різницевих 
напрямів. Згорнутий подвійний Т-міст (рис.1.14) є різновидом подвійного Т-місту 
і має таку ж матрицю розсіювання. 
2
4
1
b
3  
a Рисунок 1.14 – Згорнутий подвійний Т-мост 
Багатоканальні дільники потужності НВЧ застосовують у трактах 
багатоелементних антенних решіток (АР). Призначені для поділу потужності 
джерела в необхідних співвідношеннях між великим числом вихідних каналів, що 
збуджують випромінюючі елементи АР. Еквівалентний багатополюсник такого 
дільника показано на рис.1.15. 
2
3
1 .
.
.
.
.
N+1
 
Рисунок 1.15 – Багатоканальний дільник потужності НВЧ 
 
Потужність джерела, що підключається до першої пари клем (входу), має 
бути розподілена між N вихідними парами клем. Елементами для побудови таких 
дільників можуть бути трійники, балансні дільники потужності, мостові пристрої 
та їх комбінації. Найбільш поширеними є паралельна (рис.1.16,а), послідовна 
(рис.1.16,б) та паралельно-послідовна (рис.1.16,в) схеми побудови 
багатоканальних дільників. Кожен квадратик цих схемах позначає елементарний 
дільник потужності. 
. . . . . .
. . . . . .
 
 
Рисунок 1.16 – Схема багатоканальних дільників потужності: 
а) паралельна, б) послідовна; в) паралельно-послідовна 
2. ОГЛЯД ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ-ПРОТОТИПУ ДЛЯ 
ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ДІЛЬНИКА ПОТУЖНОСТІ 
 
2.1 Апаратне та програмне забезпечення лабораторної установки-
прототипу 
 
Блок-схема лабораторної установки для вимірювання параметрів 
направленого відгалужувача представлена на рис.2.1. 
 
Рисунок 2.1 – Схема вимірювання КСХ та  
перехідного ослаблення спрямованого відгалужувача 
 
Вона містить вимірювач Р2М-18, що працює в режимі вимірювання 
коефіцієнта передачі та коефіцієнта відбиття, датчик КСХН, детектор, два 
коаксіально-коаксіальних переходу (на рис.2.1 не показані), два коаксіально-
хвилеводні переходи, узгоджене навантаження і досліджуваний спрямований 
відгалужувач. 
Схема лабораторної установки для вимірювання параметрів хвилеводного 
щілинного моста представлена на рис.2.2. 
Вона містить вимірювач Р2М-18, що працює в режимі вимірювання 
коефіцієнта передачі та коефіцієнта відбиття, датчик КСХН, детектор, два 
коаксіально-коаксіальних переходи (на рис.2.2 не показані), два коаксіально-
хвилеводі переходи, два узгоджені навантаження і досліджуваний хвилеводний 
щілинний міст. 
 
Рисунок 2.2 – Схема вимірювання розв'язки хвилеводного щілинного моста 
 
Вимірювач Р2М-18 зображення якого наведено на рис.2.3 призначений для 
вимірювання модуля коефіцієнта відбиття або коефіцієнта стоячої хвилі за 
напругою (далі КСХН) і модуля коефіцієнта передачі (послаблення та посилення) 
в діапазоні частот від 0,01 до 18,00 ГГц. 
 
 
Рисунок 2.3 – Розташування роз’ємів та гнізд на передній панелі вимірювача 
 
1 - "A" - вхід A (за замовчуванням - для підключення датчика КСХН); 
2 - "B" - вхід B (за замовчуванням - для підключення детектора); 
3 - «R» – вхід R (за замовчуванням – для підключення опорного детектора) 
     сигналу в режимах вимірювань "A/R" та "В/R"); 
4 - «НВЧ» – вихідний роз'єм синтезатора частот 
5 - кнопка відключення НВЧ коливань; 
6 - «Потужність» – індикатор наявності коливань на виході "НВЧ"; 
7 - "Захоплення" - індикатор роботи системи ФАПЧ; 
8 – «Рівень» – індикатор роботи системи АРП; 
9 - "Увімк." - Вимикач живлення вимірювача; 
10 – Індикатор вимикача живлення вимірювача. 
Прилад працює у складі комп’ютера, який виконує ряд обчислювальних 
функцій і забезпечує панорамне відображення результату вимірювань. 
Вимірювач Р2М-18 може працювати як індикатор потужності та синтезатор 
частот. Область застосування – виробництво та контроль ВЧ та НВЧ пристроїв та 
обладнання, дослідження, налаштування та випробування НВЧ вузлів, що 
використовуються в радіоелектроніці, зв'язку, приладобудуванні, вимірювальній 
техніці. 
Для керування вимірювачем та представлення результатів вимірювання на 
екрані комп’ютера призначена програма P2M, що працює під керуванням 
операційної системи Microsoft Windows. 
Програма P2M призначена для керування вимірювачами серії Р2М, обробки 
та представлення результатів вимірювань. 
Програма P2M є MDI-додаток (Multiple Document Interface), що управляє 
безліччю «дочірніх» вікон всередині одного «батьківського» вікна. Кожне 
«дочірнє» вікно є віртуальним приладом з деяким набором параметрів. Частина 
параметрів стосується програмної частини пристрою, інша частина передається у 
вимірювач. Віртуальні прилади (вікна) можуть працювати одночасно (з різними 
вимірювачами) – з поділом часу на комп'ютері та паралельно у вимірювачах. 
На рис.2.4 зображено вікно програми P2M у режимі вимірювання модуля 
коефіцієнта передачі та коефіцієнта відбиття. 
Елементи управління програмою, пронумеровані на рис.2.4 мають наступне 
призначення: 
1 – статусний рядок, у чотирьох полях якого відображаються: 
- підказки, при наведенні покажчика миші на елемент керування; 
- повідомлення про помилки; 
– температура блоку формувача приладу (два значення під час роботи з Р2М-18); 
- стан кнопки НВЧ на передній панелі приладу; 
 
Рисунок 2.4 – Вікно програми P2M у режимі вимірювання модуля КП та КО 
 
2 – шкала осі абсцис (у режимі вимірювання модуля КП та КО це вісь частот); 
3, 21 – траси лівого та правого каналів індикації, відрізняються кольором, що 
відповідає кольору написи на шкалі 7 або 23; 
4 – зв'язок між маркерами; 
5 – вікна індикації маркерів; 
6 – маркери; 
7 – шкала лівого каналу індикації; 
8 – «стопка» маркерів, що не використовуються; 
10, 9 – кнопки Старт та Стоп на панелі інструментів «дочірнього» вікна; 
11 – кнопка Новий на панелі інструментів «батьківського» вікна; 
12 – меню; 
13 – кнопка читання з диска налаштувань програми (профілю); 
14 – кнопка збереження на диску профілю; 
15 – кнопка Гарячі профілі; 
16 – кнопка приховання/відображення вікон індикації маркерів; 
17 – кнопка читання з диска конфігурації маркерів; 
18 – кнопка збереження на диску конфігурації маркерів; 
19 – кнопка Менеджер звітів; 
20 - кнопки запам'ятовування трас; 
22 - область побудови графіків; 
23 - шкала правого каналу індикації; 
24 – ярлик панелі керування; 
25 – панель керування. 
Пункт «Параметри відбиття» у меню «Вид» дозволяє відобразити або 
приховати діалог (рис.2.5), що дозволяє встановити параметри відображення 
графіка. 
 
Рисунок 2.5 – Параметри відображення 
 
Як видно із рис.2.5 діалог «Параметри відображення» дозволяє задати 
точність введення/відображення частоти – 1 кГц або 1 Гц у відповідних полях 
введення панелі керування. У закладці «Траси» задаються параметри ліній 
графіка, які позначаються як під час відображення на екрані, так і під час 
підготовки та друку звіту. 
На рис.2.6 зображені кнопки читання та збереження профілів, що дозволяють 
рахувати з диска або зберегти поточний набір параметрів, включаючи 
конфігурацію маркерів. У профілі зберігаються всі параметри за винятком 
калібрування даних. Після натискання кнопки читання або збереження профілю 
відображається стандартний діалог відкриття або збереження файлу. 
 
Рисунок 2.6 – Кнопки керування профілями 
 
Профіль може завантажуватись натисканням комбінації клавіші або вибором 
зі списку гарячих профілів. Список з'являється після натискання кнопки "Гарячі 
профілі", як показано на рис.2.7. Перелік «гарячих» профілів та відповідність 
комбінаціям клавіш задається в діалоговому вікні, що з'являється при виборі 
пункту «Налаштувати гарячі профілі…» (рис.2.7). 
 
Рисунок 2.7 – Налаштування "гарячих" профілів 
Після вибору пункту «Параметри програми» у меню «Параметри» 
відображається діалог, наведений на рис.2.8. 
 
Рисунок 2.8 – Налаштування програми 
 
Якщо встановлено прапорець «Зберегти налаштування при виході з 
програми», при завершенні програми автоматично зберігаються поточні 
налаштування, а при старті відновлюються. Для цього використовуються окремі 
профілі для кожного із трьох типів вікон. При закритті дочірнього вікна 
параметри зберігаються у відповідному профілі. Під час створення дочірнього 
вікна зчитується відповідний вибраному режиму профіль. При скинутому 
прапорці автоматично збережені профілі ігноруються. 
Прапорець «Приховати панель інструментів головного вікна» дозволяє 
приховати панель інструментів батьківського вікна та звільнити площу екрана. 
При встановленому прапорці «Запам'ятовувати позицію головного вікна» 
зберігаються координати та розміри вікна програми, які під час старту програми 
відновлюються. 
 
 
2.2. Підготовка приладів для роботи 
 
1. У вихідному стані всі прилади вимкнені – на лицьових панелях ноутбука 
та вимірювача не горять світлодіоди. Органи керування на лицьовій панелі 
вимірювача встановлені в таке положення: 
• вимикач живлення (9 на рис.2.3) може вимкнено; 
• кнопка включення НВЧ коливань (5 на рис.2.3) віджата. 
2. Встановити за потреби такі з'єднання: 
• з'єднати клему заземлення вимірювача із шиною захисного заземлення; 
• з'єднати комп’ютер з вимірювачем за інтерфейсом Ethernet; 
• з'єднати вихідний роз'єм синтезатора частот (4 на рис.2.3) із вхідним 
роз'ємом датчика КСХН коаксіальним кабелем, що йде в комплекті з 
вимірювачем; 
• вихід датчика КСХН підключити на вхід вимірювача «А» (1 на рис.2.3); 
• підключити детектор до вимірювального входу датчика КСХН; 
• вихід детектора підключити на вхід вимірювача «В» (2 на рис.2.3). 
3. Увімкнути ноутбук, завантажити операційну систему. 
4. Увімкнути вимірювач, натиснувши кнопку увімкнення живлення 
вимірювача (9 на рис.2.3), при цьому повинен загорітися індикатор живлення 
вимірювача (10 на рис.2.3). Через 1 – 2 хвилини між комп’ютером та вимірювачем 
встановити зв'язок, що буде відображено повідомленням мережного підключення 
на панелі завдань. При необхідності налаштувати з'єднання комп’ютера і 
вимірювача; 
5. Запустити програму керування вимірювачем Р2М, використовуючи 
відповідний ярлик на робочому столі. Під час старту програми P2M створюється 
порожнє батьківське вікно (рис.2.9). 
6. За допомогою пункту «Новий» у меню «Файл» або натисканням кнопки на 
панелі інструментів створюється дочірнє вікно – віртуальний прилад. При 
створенні дочірнього вікна користувачеві пропонується вибрати IP-адресу 
вимірювача, як показано на рис.2.10. Для підключення слід клацнути «мишею» за 
IP-адресою, а потім за кнопкою «Застосувати».  
 
Рисунок 2.9 – Батьківське вікно під час запуску Р2М 
 
 
Рисунок 2.10 – Діалог підключення до приладу. Вибір IP-адреси 
 
7. Після з'єднання з вимірювачем у правій частині діалогу з'являться тип 
приладу та список доступних режимів роботи (рис.2.11). Вибрати режим роботи 
«Модуль КП та КО» клацанням «миші» та наступним клацанням по кнопці 
«Застосувати».  
Після вибору режиму роботи «Модуль КП та КО» відкриється вікно 
програми P2M у режимі вимірювання модуля коефіцієнта передачі та коефіцієнта 
відбиття (рис.2.4). Натиснути кнопку увімкнення НВЧ коливань (5 на рис.2.3) 
1. Завантаження калібрувальних даних детектора. Характеристики 
амплітудних детекторів, що поставляються з вимірювачем можуть відрізнятися 
один від одного. Пункт «Вибрати калібрувальні дані детектора» у меню 
«Налаштування» дозволяє вказати ім'я файлу, що містить характеристику 
детектора (рис.2.12). Якщо використовуються кілька детекторів, можна вказати, 
до яких вимірювальних входів вони підключені. 
 
Рисунок 2.11 – Діалог підключення до приладу. Вибір режиму роботи 
 
На корпусі детектора нанесено його номер. Він має збігатися з номером на 
імені файлу. Наприклад, на детекторі значиться: "Модель Д1-04, номер 0511018". 
Отже, слід вибрати файл з іменем «Детектор_Д1_0511018.txt». Вибране ім'я буде 
записано у файл p2m.ini і буде використовуватися надалі. 
Якщо файл з детекторною характеристикою не заданий, то 
використовуватиметься детекторна характеристика у файлі calibr.txt. 
Характеристики більшості детекторів (діапазону до 4 ГГц) збігаються з 
характеристикою файлу «calibr.txt». Тому, якщо у вказаному каталозі ви не 
знайдете характеристику з необхідним номером, використовуйте характеристику 
calibr.txt. За відсутності файлу з характеристикою для детектора до 20 ГГц 
(модель Д2-18) слід використовувати характеристику calibr20.txt. 
 
Рисунок 2.12 – Вибір детекторних показників 
2. Встановлення параметрів вимірювання. Встановлення параметрів 
вимірювання здійснюється до початку вимірювання або під час вимірювання на 
вкладці «Параметри приладу», вид якої наведено на рис.2.13. 
 
Рисунок 2.13 – Вкладка "Параметри приладу" 
 
У групі «Параметри синтезатора» задаються початкове та кінцеве значення 
частоти або центральна частота та смуга огляду. Якщо змінити діапазон частот, то 
відповідно до нового діапазону буде перераховано «Центр» та «Смуга», а при 
зміні «Центру» або «Смуги» буде перераховано діапазон. Кількість вимірюваних 
точок округляється до непарного цілого, щоб частота середньої точки збігалася із 
центральною частотою. 
У правій частині поля введення зображені трикутники. Клацніть "мишею" по 
нижньому або верхньому трикутнику відповідно зменшується або збільшується з 
деяким кроком значення в полі введення. Крок задається в діалозі, що з'являється 
після натискання «мишею» на зображення сходинок. У разі встановлення 
текстового курсору в полі введення значення можна міняти колесом 
прокручування на маніпуляторі «миша». Кожен рух колеса вгору або вниз 
еквівалентний клацанню по трикутнику відповідно до верхнього або нижнього. 
Іноді потрібно ввести одразу 2 значення. Наприклад, прилад виконував огляд 
від 1 до 2 ГГц. Нехай необхідно перебудуватись на діапазон 3 ÷ 4 ГГц. Якщо 
спочатку змінити початок діапазону, то виникне некоректна, з погляду 
вимірювача, ситуація – початок діапазону перевищить кінець. Щоб не 
ускладнювати користувача вибором послідовності значень, що вводяться, 
програма не передасть вимірювачеві змінені параметри, поки не буде натиснута 
клавіша «Enter». Іншими словами, параметри можна вводити в будь-якій 
послідовності та наприкінці натиснути клавішу «Enter». Це стосується лише 
введення з клавіатури. Клацання та рух колеса «миші» відпрацьовуються негайно. 
Зміна маніпулятором «миша» рівня вихідної потужності обмежена 
діапазоном ±15 дБм. Клавіатурою можна ввести будь-яке значення потужності, 
що буде передано вимірювачеві. Неприпустимо великі значення вимірювач 
виправить. Рівні менше –15 дБм вимірювач намагатиметься забезпечити, 
можливо, безуспішно у деяких частинах діапазону робочих частот. 
У групі "Параметри вимірювача" задається ступінь усереднення у 
вимірювачі. Ступінь усереднення (від 1 до 12) задає час накопичення в АЦП (від 
130 мкс до 2,7 мс) та кількість вимірювань у DSP (від 1 до 128 разів). Загальний 
час виміру однієї точки становить від 130 мкс до 350 мс. Кожне збільшення на 
одиницю ступеня усереднення приблизно подвоює час виміру. Установка 
прапорця "Адаптивне усереднення" збільшує продуктивність без втрати точності 
вимірювань. Це досягається автоматичним зменшенням ступеня усереднення від 
заданої великих рівнів вхідних сигналів. 
Параметр «Корекція ЧХ детектора за частотою» необхідний корекції 
частотної нерівномірності детектора. При встановленому прапорці для корекції 
використовується частота генератора, при скинутому прапорці значення частоти 
вводиться у полі введення. У більшості випадків прапорець має бути 
встановлений. Очищення прапорця може знадобитися при дослідженні пристрою 
з перетворенням частоти (наприклад, змішувача), коли на детектор надходить 
сигнал із частотою відмінною від частоти, що генерується приладом. 
У групі "Фільтрація", наведеної на рис.2.13, задаються параметри обробки 
результатів вимірювань комп'ютера. 
Слід обережно застосовувати згладжування. Разом з придушенням шумових 
викидів, згладжування спотворює форму характеристик. Сплеск сигналу може 
суттєво змінити амплітуду або зникнути зовсім. Зріз фільтра виглядатиме більш 
пологім, а значить, спотворяться смуга і пов'язані з нею параметри. 
1. Калібрування. Параметри ланцюгів, що вимірюються приладом, 
визначаються схемою включення досліджуваного пристрою, вибраним режимом 
роботи і калібруванням. Вимірювальний блок оцінює лише потужності сигналів, 
що надходять на детектори, підключені до вимірювальних входів "А", "В" і "R". А 
вже програмне забезпечення комп'ютера, комбінуючи поточні оцінки потужності 
та запам'ятовані під час калібрування, обчислює коефіцієнти передачі, відбиття та 
стоячої хвилі. 
Слід зауважити, що прилад із заявленою точністю вимірює лише перелічені 
відносні величини, а абсолютні значення потужності оцінюються з деякою 
систематичною помилкою, яка залежить від частоти, температури, узгодження та 
інших факторів. При обчисленні відносних величин (у децибелах) систематичні 
похибки компенсуються, якщо змінилися умови вимірів. 
Елементи управління на вкладці «Калібрування» (рис.2.14) призначені для 
калібрування кожного з каналів вимірювання. Калібрування необхідно проводити 
при початковому включенні приладу в схему вимірювання, зміні параметрів 
вимірювання і при значній зміні температури навколишнього середовища. 
У групі «Режими роботи» можна встановити такі режими вимірювання: 
• "Модуль КП" - режим вимірювання модуля коефіцієнта передачі; 
• «Модуль КЗ» – режим вимірювання модуля коефіцієнта відбиття; 
• «КСХ» – режим вимірювання коефіцієнта стоячої хвилі за напругою (при 
переході з режиму «Модуль КО» в режим «КСХ» і назад калібрування не 
потрібне, якщо воно вже було проведено в попередньому режимі). 
Встановлення прапорця «Інтерполяція» у групі «Калібрування» дозволяє 
проводити вимірювання на частотах, що відрізняються від частот, в яких 
виконувалось калібрування. Якщо встановлено прапорець, зміна частотного 
діапазону призведе до перерозподілу точок вимірювання в заданому діапазоні. 
Дані калібрування для нових точок будуть обчислюватися за допомогою 
інтерполяції. При скинутому прапорці зміна частотного діапазону призведе до 
збільшення або зменшення кількості точок вимірювання. Точки вимірювання 
залишаться на частотах, у яких виконувалось калібрування. Якщо діапазон частот 
був розширений, то до точок виміру будуть додані точки з нульовими значеннями 
калібрувальних даних. 
 
Рисунок 2.14 – Вкладка «Калібрування» 
 
Слід зазначити, що заявлена точність вимірів досягається лише при роботі у 
точках калібрування, тобто при скинутому прапорці "Інтерполяція". 
Калібрування проводиться при зупинених вимірах, для чого кнопка «Стоп» 
(9 на рис.2.4) має бути натиснута. 
Для виконання калібрування вимірювача при одночасному вимірі модуля 
коефіцієнта передачі та відбиття необхідно виконати такі дії. 
• Зібрати схему, показану на рис.2.15. 
 
Рисунок 2.15 – Калібрування входу «А» у режимі одночасного вимірювання 
модуля коефіцієнта відбиття та коефіцієнта передачі 
 
• Встановити параметри вимірювання, використовуючи вкладку «Параметри 
приладу». 
• У групі «Режим роботи» для правого каналу індикації вибрати вхід 
вимірювача «А» та режим вимірювання «Модуль КО» або «КСХ» (1 на рис.2.14), 
для лівого каналу вибрати вхід «В» та режим вимірювання «Модуль КП». При 
виборі режиму «Модуль КО» та «Модуль КП» можна вибрати одиниці вимірів – 
децибели чи рази. 
 
Рисунок 2.16 – Калібрування входу «В» у режимі одночасного вимірювання 
модуля коефіцієнта відбиття та коефіцієнта передачі 
 
• Вибрати правий канал (2 на рис.2.14), натиснути кнопку «Старт» у групі 
«Калібрування» для запуску калібрування. Дотримуйтесь вказівок, що 
з'являються на екрані протягом калібрування (дозволяється проводити 
калібрування при запиті про підключення навантаження ХХ на відкритий порт). 
• Підключити датчик до датчика КСХН, як показано на рис.2.16, вибрати 
лівий канал (2 на рис.2.14) і провести калібрування входу "В", натиснувши кнопку 
"Старт" у групі "Калібрування" для запуску калібрування. Виконуйте вказівки, що 
з'являються на екрані під час калібрування. 
• Калібрувальні коефіцієнти можна зберегти для подальшого використання 
або завантажити до початку калібрування, натиснувши кнопки «Зберегти» або 
«Завантажити» відповідно. Програмне забезпечення вимірювача дозволяє 
зберігати калібрувальні коефіцієнти для лівого та правого каналів окремо (в 
окремі файли). 
• У групі "Поточний стан" вказані атрибути калібрування: прапорець 
"Враховувати калібрування"; "Каліб_Л" (результати калібрування лівого каналу) 
або "Каліб_П" або ім'я файлу калібрувальних коефіцієнтів; рівень потужності; 
режим виміру. Слід встановити прапорець (3 на рис.2.14) для врахування 
калібрувальних коефіцієнтів у наступних вимірах. 
1. Встановлення графічних властивостей. Параметри каналів індикації 
задаються на вкладці «Графік» на рис.2.17. Від вибору групи «Режим осей 
координат» залежать вид закладки та методи управління графіком. 
У режимі "Адаптивна сітка" поля "Максимум" та "Мінімум" у групах "Лівий 
канал індикації" та "Правий канал індикації" задають параметри вертикальних 
шкал каналів індикації. Прапорці «Відображати» дозволяють увімкнути або 
вимикати відповідні канали індикації. Прапорці «Сітка» включають або 
вимикають координатні сітки в області побудови графіків. При масштабах каналів 
індикації корисно вимикати одну з сіток. 
Змінювати масштаб як по вертикалі, так і по горизонталі (осі частот) можна і 
за допомогою маніпулятора «миша». При натисканні та утриманні лівої кнопки 
«миші» і русі курсором зліва направо і зверху вниз на полі графіка виділяється 
прямокутник, що окреслює межі майбутнього зображення. Після відпускання 
лівої кнопки проводиться масштабування осей за заданими (окресленими) 
межами. Відразу після відпускання масштабується лише графік. 
 
Рисунок 2.17 – Вкладка "Графік" 
 
На початку наступного кадру вимірювачу будуть передані нові межі 
частотного діапазону, і наступні вимірювання будуть виконуватися з новим 
кроком по частоті. При натисканні та утриманні правої кнопки «миші» та русі 
курсором відбувається зміщення координатних осей у заданому напрямку. При 
натисканні та утриманні лівої кнопки та руху курсором у зворотному напрямку 
(ліворуч та вгору), після відпускання кнопки параметри відображення та 
відповідні параметри приладу повернуться у вихідний стан. Значення параметрів, 
що характеризують «вихідний» стан, запам'ятовуються перед першою зміною 
масштабу. При бажанні можна змінити параметри, що запам'ятовуються. Для 
цього потрібно рухом «миші» (ліворуч та вгору) повернуться у вихідний стан. 
Потім на вкладці Параметри приладу встановити необхідні значення. Тепер 
програма після зміни масштабу повертатиметься до нових значень. 
Режим "Фіксована сітка" нагадує від 
ображення в автономних приладах, на екранах яких нанесені лінії сітки. 
Одинадцять горизонтальних ліній сітки ділять шкали обох каналів індикації на 
десять частин. Ціна поділки задається у полі «Од./поділ.». У полі «Опорний рів.» 
задається значення, яке має припадати на лінію сітки з номером, заданим у полі 
«Зміщення». Лінії сітки нумеруються знизу вгору, починаючи з 0. Наприклад, при 
зміщенні 10 заданий опорний рівень буде відповідати верхньому краю області 
побудови графіків. 
У режимі «Фіксована сітка» кількість та крок вертикальних ліній сітки 
вибираються автоматично. Крім того, не доступна описана вище зміна масштабу 
маніпулятором "миша". 
Елементи групи «Верхня вісь» дозволяють керувати відбиттям другої осі 
абсцис, яка повторює першу вісь (нижню) із заданим зміщенням по частоті. Друга 
вісь може бути корисною при вимірюванні параметрів змішувачів. У разі 
постійної частоти гетеродина та змінної частоти сигналу (або навпаки), на верхній 
шкалі можна спостерігати значення проміжної частоти, задавши як зміщення осі 
частоту гетеродина або сигналу. 
Кнопка "Зберегти" у групі "S2P" дозволяє зберегти результати вимірювань на 
диск у форматі s2p1. Після натискання кнопки з'являється діалог, що дозволяє 
вибрати канал індикації та трасу, що зберігається на диск. Кнопка "Завантажити" 
дозволяє рахувати в "Пам'ять" з диска раніше збережену трасу або експортовану з 
Microwave Office. 
1. Маркерні виміри. Маркери – це додатковий засіб для аналізу результатів 
вимірювань. Маркери відображають у чисельному вигляді значення деяких точок 
траси. Яка точка траси буде відображена маркером, залежить від типу і 
параметрів маркера. 
Для встановлення маркера необхідно натиснути на значок з номером маркера 
(8 на рис.2.4) лівою кнопкою миші і утримуючи перемістити в межах області 
побудови графіків. Увімкнення/вимкнення маркера здійснюється подвійним 
клацанням лівої кнопки миші або вибором з контекстного меню пункту 
Активний. На рис.2.18 показано контекстне меню, що з'являється після 
натискання правої кнопки «миші» за номером маркера або вікном індикації 
маркера. Пункт «Властивості…» дозволяє задати параметри маркера (рис.2.19), у 
тому числі й ті, що наведені в наступних пунктах контекстного меню. Зі значень, 
що відображаються в маркері значень можна виключити (або додати) дані тих чи 
інших трас. Для цього достатньо клацнути правою кнопкою миші за значенням, 
що відображається, і вибравши пункт «Не відображати трасу …» або відзначити 
потрібні в списку трас пункту «Відображувані траси». Вибір пункту «Скинути всі 
маркери» видаляє всі маркери. Крім того, всі маркери видаляються під час 
завантаження профілю або конфігурації маркерів. Щоб приховати/відобразити всі 
числові значення маркерів, слід натиснути кнопку 16 на рис.2.4. 
 
Рисунок 2.18 – Використання маркерів 
 
а) стеження за рівнем б) стеження за різницею рівнів 
Рисунок 2.19 – Властивості маркера 
 
У правому нижньому куті вікна маркера відображається значок, який 
позначає тип маркера: 
 - Вільне становище маркера; 
  - Стеження за максимальним рівнем; 
  - Стеження за мінімальним рівнем; 
 - Стеження за заданим рівнем; 
 - Стеження за максимальною різницею рівнів;  
 – стеження за мінімальною різницею рівнів;  
 - Стеження за заданою різницею рівнів. 
Вільне становище маркера. При встановленні нового маркера створюється 
маркер із вільним (довільним) положенням на осі частот. Частота може задаватися 
трьома способами: переміщенням маркера «мишею»; подвійним клацанням за 
значенням частоти, що відображається, і редагуванням або в діалозі «Властивість 
маркера». Якщо потрібно перемістити вікно виведення маркерних значень лише 
по вертикалі, натисніть клавішу Shift на клавіатурі та перемістіть за допомогою 
миші. 
Слідкуючі маркери від кадру до кадру змінюють своє положення по осі 
частот - стежать за заданим критерієм. Автоматичне переміщення маркера 
обмежено діапазоном, вказаним у діалозі «Властивості маркера» (рис.2.19). У 
цьому ж діалозі задаються прив'язка до однієї або кількох трас та критерій 
стеження: пошук мінімуму, максимуму чи заданого значення у зазначеній трасі чи 
різниці між трасами. При пошуку мінімуму або максимуму в трасі існує 
можливість пошуку точки, яка відрізняється від знайденого екстремуму на задане 
число децибел, ліворуч або праворуч від екстремуму. Ця можливість дозволяє 
обчислювати різноманітні параметри ланцюгів, пов'язані зі смугою частот. 
Наприклад, на рис.2.18 маркери 0 та 1 стежать за максимумом -3 дБ АЧХ 
смугового фільтра. Зв'язок між маркерами 0 та 1 відображає смугу пропускання 
фільтра за рівнем -3 дБ. 
Маркери 2 та 3 стежать за максимумом -50 дБ. У зв'язку між маркерами 2 та 
3 обчислюється відношення смуги між маркерами 2 та 3 до смуги між маркерами 
0 та 1. У результаті отримуємо коефіцієнт прямокутності фільтра. 
У контекстному меню маркера за замовчуванням вибрано пункт «Стеження». 
Це означає, що після завдання необхідних параметрів (критерію стеження та 
траси) маркер перейде в режим стеження. Якщо встановити параметри стеження 
при скинутому пункті «Стеження», то маркер виконає одноразовий пошук у 
поточному кадрі, переміститься на нову позицію і перейде до «Вільного 
положення». 
При виборі пункту «Автопошук» у контекстному меню маркера змінюється 
його поведінка під час переміщення «мишею». Маркери, що стежать, які до цього 
не реагували на спроби переміщення, стають рухливими. Натиснувши ліву кнопку 
«миші», можна підвести маркер до іншого екстремуму і віджати кнопку – 
відпустити маркер. Після відпускання маркер знайде найближчий до нового 
положення екстремум (за умови, що маркер був прив'язаний до однієї траси) і 
перейде в режим стеження за ним. При необхідності він змінить критерій 
стеження на пошук мінімуму або максимуму, а також змінить діапазон пошуку 
екстремуму, щоб унеможливити більш значущі екстремуми. Діапазон стеження 
виділеного маркера відзначається жовтою лінією осі частот. 
При переміщенні маркера мишею з'являються жовті трикутники, що 
позначають локальні мінімуми і максимуми, як показано на рис.2.20. Для 
переміщення маркера в режимі Автопошук можна використовувати клавіші ←, → 
на клавіатурі. Стрілка вліво перемістить до найближчого лівого екстремуму, 
стрілка вправо - до правого. 
 
Рисунок 2.20 – Маркер у режимі «Автопошук» 
 
При скинутому пункті «Стеження» та встановленому пункті «Автопошук» 
маркери перебувають у «Вільному положенні» і при спробі переміщення 
«притягуються» до найближчого екстремуму. Аналогічно працюють клавіші «←», 
«→» на клавіатурі. 
Крім стрілок вліво та вправо для виділеного маркера, що відрізняється 
світлішим фоном номера, існують такі комбінації клавіш: 
Ctrl+v – приховати/відобразити; 
Ctrl+a – увімкнути/вимкнути «Автопошук»; 
Ctrl+t – вимкнути "Стеження"; 
Ctrl+1 – прив'язка до лівого каналу індикації; 
Ctrl+2 – прив'язка до правого каналу індикації. 
Зв'язки між маркерами. Якщо натиснути ліву кнопку «миші» над значком, що 
позначає тип маркера, перевести курсор до іншого маркеру і відпустити кнопку 
«миші», то створиться зв'язок між маркерами – горизонтальна риса (рис1.17), над 
якою відображається певне значення. У новоствореному зв'язку це різниця частот 
у зв'язаних маркерах. Після клацання правою кнопкою «миші» у зв'язку 
з'являється контекстне меню, що дозволяє змінити властивості зв'язку або 
видалити його. Діалог властивостей зв'язку маркерів, наведений на рис.2.21, 
дозволяє задавати арифметичний вираз, що обчислює значення, що 
відображається над зв'язком. 
Арифметичний вираз можна набрати в полі «Вираз» або вибрати подвійним 
клацанням «миші» по списку у верхній частині діалогу. Текст арифметичного 
виразу не повинен містити прогалин, усі літери кирилицею. 
 
Рисунок 2.21 – Властивості зв'язку маркерів 
 
Допускається використання наступних операторів (у порядку зменшення 
пріоритету): 
^ - Зведення в ступінь; 
*, / - множення і ділення (мають рівний пріоритет, виконуються зліва 
направо); 
+, – – додавання та віднімання. 
Для зміни послідовності виконання операцій використовуються круглі 
дужки. 
Для зміни знака (унарний мінус) слід використовувати таку конструкцію: 
0-вираз. 
Для обчислення абсолютного значення: 
вираз ^ 2 ^ 0.5, 
тобто звести у квадрат, потім витягти квадратний корінь. 
Як операнди у виразі можуть використовуватися: 
• чисельні константи (невід'ємні, дробова частина відокремлена крапкою); 
• значення зі зв'язаних маркерів чи будь-яких інших. 
Маркери позначаються відповідно до їх номерів: "м0" (літера "м" 
кирилицею), "м1", "м2" і т.д. 
До маркерів, які перебувають у зв'язку, можна звернутися за іменами «а» та 
«б». Причому "а" - це маркер з меншим номером, а "б" - з більшим. Для кожного 
маркера доступні для читання такі поля: 
• арг – значення осі абсцис (частота для режиму «Модуль КП і КО»); 
• Лівий – значення траси лівого каналу індикації; 
• Правий – значення траси правого каналу індикації; 
• Пам'ять1 – значення пам'яті в пам'яті 1 траси, аналогічно до інших 
запам'ятованих трас. 
При виникненні помилки у обчисленнях – поділ на нуль чи відсутність 
даних, вираз набере значення NAN (Not An Number), що відобразиться над 
зв'язком. 
Після арифметичного виразу, відокремлені вертикальною рисою «|», можуть 
йти специфікатори та коментарі. Визначено такі специфікатори: 
• %зн – поточне значення виразу; 
• %ср – середнє за час вимірювання; 
• %ско – середньоквадратичне відхилення від середнього; 
• %мін – мінімальне значення; 
• %макс – максимальне значення; 
• %виб – вибірка (номер кадру). 
Все, що не збігається з перерахованими вище специфікаторами, вважається 
коментарями, які виводяться без змін. Статистика, що виводиться 
специфікаторами, скидається при старті вимірювань або після клацання «миші» 
по зв'язку. 
1. Друк звітів. Створення та друк звітів можливі в режимах «Вимірювання 
модуля КП та КО» та вимірювання динамічних характеристик. Для створення 
звіту слід натиснути на кнопку «Менеджер звітів» (19 на рис.2.4). З'явиться 
діалог, наведений на рис.2.22. 
 
Рисунок 2.22 – Створення звіту 
 
Менеджер звітів дозволяє вибирати орієнтацію аркуша, вводити заголовок та 
примітки. Прапорці у групі «Друк» визначають склад звіту – графіки, поточну 
дату, таблиці значень маркерів, зв'язків та значень у зазначених точках траси. 
Значення маркерів, щоб не затінювати графіки, друкуються у таблиці. 
Крім маркерів до таблиці можна додати в порожньому рядку значення 
частоти, тоді в інших комірках з'являться значення відповідних трас. 
Підготовлений звіт можна надрукувати (натиснувши кнопку «Друк»), 
попередньо подивитися (натиснувши кнопку «Перегляд») або зберегти HTML-
файл (натиснувши кнопку «Експорт в HTML»). 
У мові опису гіпертекстових сторінок – HTML, символ кінця рядка 
еквівалентний пропуску. Тому коментарі, що складаються з декількох рядків, 
вписані в текстові поля, при читанні збереженого HTML-файлу відобразяться у 
вигляді одного рядка. Щоб цього не відбувалося, можна порадити додавати 
наприкінці рядків HTML-тег "<br>". Наприклад, текст у полі «Доп. Інформація» 
на рис.2.16 має бути наступним: 
Виріб: ПФ № 12345<br> 
Дата виміру: 1.05.2023. 
2. При підключенні до вимірювача іншого досліджуваного навантаження 
необхідно виконати такі дії. 
• Зупинити вимірювання натисканням кнопки Стоп (9 на рис.2.4) на панелі 
інструментів. Після зупинки вимірювань генерація НВЧ коливань припиняється. 
• За потреби встановити потрібні значення на вкладці «Параметри приладу», 
виконати калібрування. 
• Приєднати до вимірювального входу датчика КСХН нове досліджуване 
навантаження. 
• Встановити графічні параметри. 
• Почати вимірювання, натиснувши кнопку Старт (10 на рис.2.4). 
1. При закінченні роботи з лабораторним макетом слід виконати такі дії. 
• Зупинити вимірювання натисканням кнопки Стоп (9 на рис.2.4) на панелі 
інструментів. Після зупинки вимірювань генерація НВЧ коливань припиняється. 
• Віджати кнопку увімкнення НВЧ коливань (5 на рис.2.3) 
• Завершити роботу програми керування вимірювачем Р2М. 
• Вимкнути перемикач живлення (9 на рис.2.3). 
• Вимкнути ноутбук. 
3. ВІРТУАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ДІЛЬНИКІВ 
ПОТУЖНОСТІ НВЧ ДІАПАЗОНУ 
 
3.1 Розробка технічних вимог до віртуального стенду для розрахунку 
параметрів дільників потужності НВЧ діапазону 
 
Метою даної бакалаврської роботи є створення віртуального стенду в 
середовищі Labview для дослідження дільників потужності НВЧ діапазону. 
Припускаємо, що віртуальна установка дозволить досліджувати два типи 
дільників: щілинний і кільцевий хвилеводний міст. Для щилинного мосту 
віртуальна установка буде визначати розміри щілини мосту, при якій потужність 
між вихідними плечами ділиться порівну. В якості вхідних параметрів будуть 
виступати частота сигналу і розмір широкої стінки хвилеводу. Для кільцевого 
мосту визначається розмір вузької стінки кільцевого хвилеводу bk , який береться 
в 2  разів менше вузької стінки бічних хвилеводів. Відповідно вхідними 
параметрами будуть виступати частота сигналу і розмір вузької стінки хвилеводу. 
Крім того передбачається, що установка дозволить будувати графік залежності 
щілини мосту від частоти і від  розміру широкої стінки хвилеводу. Для контролю 
правильності ходу експерименту в установці передбачено розрахунок критичної 
довжини хвилі. Необхідно контролювати, що довжина хвилі у вільному просторі 
була менше ніж критична. 
 
3.2 Створення СубВІ для обчислення параметрів дільників потужності 
 
Оскільки в установці передбачається будувати графік вихідної залежності 
від вхідної доцільно створити допоміжний віртуальний інструмент, який буде 
використовуватися як самостійний блок при циклічному обчисленні масиву 
даних, потрібних для побудови графічних залежностей. 
НВЧ мостами, або гібридами (англ. – hybrid), називають пристрої, які ділять 
потужність, що потрапляє в одне з плечей, порівну між двома іншими плечами. 
Взаємний фазовий зсув між коливаннями в плечах, з яких  виходить потужність, 
може бути різною і залежить від конструкції гібрида. При фазовому зсуві на 90° і 
180° пристрій має відповідну назву 90°- або 180°-гібрид. У першому випадку 
також говорять про квадратурний мост, у другому – про синфазно-протифазний 
мост. 
Мости широко застосовуються в техніці НВЧ. Їх використовують в 
різноманітних вимірювальних схемах, перш всього в так званих мостових схемах, 
у фазометрах і комутуючих пристроях, наприклад в балансних антенних 
перемикачах. Більшість є базовим елементом при конструювання балансних 
змішувачів, балансних модуляторів, фазових і частотних дискримінаторів, 
циркуляторів.  
Одним із прикладів гібридів є щілинний міст.  
Щілинний міст (Щ-міст; англ.– quadrature waveguide hybrid, Riblet short-slot 
coupler) складається з двох хвилеводів, які мають загальну вузьку стінку з 
прорізаною в ній щілиною. В середині над щілиною може бути ємнісний гвинт 
для налаштування. Принцип дії щілинного моста пояснюється на рис.3.1. 
В плечі 1 поширюється основна хвиля типу H10. Ця падаюча хвиля збуджує 
в області щілини, ширина якої рівна 2a+d, хвилі типу H10 і H20 з однаковими 
амплітудами. Розподіл поля такий, що на виході плеча 1 обидві хвилі знаходяться 
в фазі, а на виході плеча 4 – в протифазі, тому що в плече 4 потужність не йде. 
Рівень збудження плечей 2 і 3 визначається співвідношенням фази хвилі на 
входах цих плечей, тобто він залежить від довжини щілини і фазових швидкостей 
хвилі H10 і H20. При визначеній довжині щілини хвилі, які збуджуються в плечах 2 
і 3, мають однакові амплітуди. При цьому їх фази зсунуті на 90° (рис.3.1). 
 
 
Рисунок 3.1 – Щілинний міст: 
а) конструкція и принцип роботи; б) позначення на схемах; в) зовнішній вигляд 
 
Необхідна для цього довжина щілини l  (висота щілини рівна вузькій стінці 
хвилеводів) визначається по формулі 
 

l = ,                              (3.1) 
4( 1− [ /(4a)]2 − 1− [ /(2a)]2 )
 
де   — довжина робочої хвилі; a  -  розмір широкої стінки хвилеводів. 
 
Слід мати на увазі, що наявність в області зв'язку хвилі Н30 (яка також може 
поширюватися) призводить до порушення роботи моста. Однак при певній 
товщині d загальної стінки пов’язаних хвилеводів завдяки хвилі Н30 параметри 
щілинного моста можуть бути поліпшені. Недоліком щілинного моста є порівняно 
вузький частотний діапазон. Ретельно виконаний і налаштований міст має вихідну 
робочу смугу частот, яка не перевищує 15%. Розв'язка 30 дБ і вище, направленість 
не гірше 20 дБ може бути забезпечена в смузі частоти 20% від середньої частоти 
за значенням КСХ не більше 1,2. 
Кільцевий хвилеводний міст - пристрій, що працює на хвилях типу H10 і 
має дві модифікації: Е-міст та Н-міст. Властивості їх однакові, тому розглянемо 
лише Е-кільцевий міст. Кільцевий міст – пристрій, що має симетрію та 
реактивність (тобто активні втрати відсутні).  
Кільцевий хвилеводний Е-міст (гібридне кільце) є прямокутним 
хвилеводом, згорнутим у кільце в площині Е (рис. 3.2,а). Довжина хвилеводу по 
осьовій лінії становить 3λ/2. До широкої стінки хвилеводного кільця підключено 
чотири відгалуження, які є відрізками прямокутних хвилеводів. Таким чином, цей 
міст можна подати у вигляді послідовного з'єднання чотирьох хвилеводних Е-
трійників (рис. 3.2,б).  
 
Рисунок 3.2 – Конструкція (а) і схематичне зображення (б) кільцевого мосту 
 
Відстань між відгалуженнями підібрано так, щоб енергія, що надходить з 
боку будь-якого плеча, ділилася порівну між сусідніми плечима і не надходила в 
протилежне плече. Відомо, що при збудженні трійника з боку плеча Е у плечах 
основного хвилеводу збуджуються протифазні хвилі однакової амплітуди. Тому, 
якщо збуджувати кільцевий міст через одне з плечей, у будь-якому перерізі 
кільцевого хвилеводу поле є суперпозицією двох хвиль. Розглянемо розподіл 
енергії в кільцевому мосту для різних варіантів живлення за допомогою 
векторних діаграм. Введемо позначення: Е+ – вектор електричного поля хвилі, що 
розповсюджується в кільцевому хвилеводі за годинниковою стрілкою; Е- – вектор 
електричного поля хвилі, що поширюється проти годинникової стрілки. З 
діаграми рис.3.3,а бачимо, що перетин «в» хвилі приходять у фазі, тому в Е-плечі 
збуджуються два протифазних коливання рівної амплітуди. Отже, в плече 3 (рис. 
3.3,а) кільцевого мосту енергія не буде відгалужуватися. У перерізі «б» і «г» хвилі 
приходять у протифазі, отже, виконується умова відгалуження енергії у плечі 2 та 
4 кільцевого моста; коливання в перерізах "б" і "г" знаходяться у фазі, тому плечі 
2 і 4 моста збуджуються синфазно.  
 
а)      б) 
 
Рисунок 3.3 – Розташування векторів, що характеризують фази хвиль у різних 
перерізах кільця при живленні моста з боку плеча 1 (а) і з боку плеча 3 (б) 
 
На підставі теореми взаємності можна стверджувати, що при живленні 
кільцевого мосту одночасно з боку плечей 2 і 4 синфазними хвилями рівної 
амплітуди збуджуватиметься плече 1, а в плече 3 енергія піде.  
З діаграми рис.3.3,б бачимо, що енергія відгалужується у плечі 2 та 4, 
причому ці плечі збуджуються у протифазі. У плече 1 енергія не відгалужується. З 
теореми взаємності випливає, що при живленні моста одночасно через плечі 2 і 4 
протифазними хвилями рівної амплітуди вся енергія піде в плече 3, а в 1 плече 
збуджуватися не буде. 
Кільцевий хвилеводний міст буде узгоджений, якщо хвильовий опір по 
напрузі кільцевого хвилеводу в 2  разів менше хвильового опору по напрузі 
бічних хвилеводів. Це досягається тим, що розмір вузької стінки кільцевого 
хвилеводу bk  береться в 2  разів менше вузької стінки бічних хвилеводів. 
Зменшення розміру вузької стінки веде до погіршення електричної міцності 
кільцевого мосту, що є його істотним недоліком. До інших недоліків кільцевого 
мосту відноситься мала діапазонність і громіздкість конст рукції. Найбільш 
широке застосування кільцеві мости знайшли у схемах, виконаних на стрічкових 
полосках. 
Створимо в середовищі LabVIEW новий прилад, вибравши команди меню 
File   New VI. Створимо лицьову панель СУБВІ.  
Помістимо на лицьову панель з палітри Controls   Numeric  три цифрових 
регулятори і чотири цифрових індикатори. Міточним інструментом підпишемо їх: 
«Частота, ГГц», «широка стінка хвилеводу а, мм», «вузька стінка хвилеводу b, 
мм», а також «довжина хвилі, мм», «критична довжина хвилі, мм», «довжина 
щілини, мм», «вузька стінка кільцевого хвилеводу b, мм»,  (рис. 3.4,а). 
Перейдемо у вікно структурної схеми. У палітрі Functions   Structures 
візьмемо формульний вузол Formula Node і помістимо праворуч від цифрових 
регуляторів. На рамці формульного вузла клацнемо правою кнопкою миші. У 
контекстному меню, що відкрилося, вибираємо Add Input. У чорний квадрат, який 
відкрився на межі вводимо змінні L, a. Повторюємо клацання і вибираємо Add 
Output. У чорний квадрат, який відкрився на межі вводимо вихідну величину l. У 
рамку формульного вузла вводимо вираз (3.1) для знаходження довжини щілини. 
Для розрахунку решти вихідних параметрів з палітри Functions   Numeric 
візьмемо два оператори ділення Divide і цифрові константи Numeric Constant із 
значеннями 300 і 1,414, що дозволить відповідно отримати значення довжини 
хвилі в мм і розмір вузької стінки кільцевого хвиливоду. Для визначення 
критичної довжини хвилі беремо оператор множення Multiply з палітри Functions 
  Numeric і цифрову константу Numeric Constant із значенням 2 і з’єднуємо 
монтажним інструментом на структурній схемі (рис. 3.4,б). Відкоректуємо ікону 
СУБВІ, для зручності використання зобразимо малюнок, який відображає 
виконувану операцію, і користувачу буде інтуїтивно зрозуміло яку операцію 
виконує блок (рис.3.5). У вікні лицьової панелі перейдемо від ікони до з'єднувача 
(Shov Connector).  
 
а) 
 
б) 
Рисунок 3.4 – Лицьова панель (а) і блок-схема (б) субВІ  
«Щілинний і кільцевий мости» 
 
Рисунок 3.5 – Редагування іконки СУБВІ «Щілинний і кільцевий мости» 
 
Рисунок 3.6 – Налаштування з’єднувача СУБВІ  
«Щілинний і кільцевий мости» 
 
Монтажним інструментом зіставимо контакти з'єднувача з регулятором і 
індикатором на лицьовій панелі (рис.3.6). Збережемо СУБВІ, давши йому ім'я 
«Щілинний і кільцевий мости». 
3.3 Віртуальний прилад «Дослідження дільників потужності» 
 
Створимо в середовищі LabVIEW віртуальний інструментарій для 
дослідження дільників потужності, вибравши команду меню File   New VI. 
Створюємо лицьову панель ВІ, яка складатиметься з трьох вкладок, на 
одній з  яких відповідно розраховуватимуться вихідні параметрі пристроїв, а на 
двох інших – будуватимуться графічні залежності (рис.3.7). Для реалізації такої 
структури, з палітри Controls   Containers беремо елемент управління Tab 
Control і розміщуємо його на лицьовій панелі. Далі, розтягнемо його межі до 
потрібного розміру. Оскільки базовий елемент Tab Control містить 2 вкладки, а 
нам потрібно три, клацаємо на ньому правою кнопкою миші та обираємо в 
контекстному меню рядок Add Page After, тим самим додаючи третю сторінку. 
 
Рисунок 3.7 – Лицьова панель ВІ «Дослідження дільників потужності».  
Сторінка «Чисельний розрахунок»  
 
За допомогою міточного інструменту внесемо у всі три сторінки елементу 
Tab Control їх назви: «Чисельний розрахунок», «Графік залежності від частоти», 
«Графік залежності від розміру а». Оформлення першої сторінки лицьової панелі 
максимально схоже з формуванням лицьової панелі СУБВІ «Щілинний і 
кільцевий мости». Відмінність полягає в тому, що для наочності вхідні параметри 
представлені у вигляді повзункових регуляторів, що дає можливість уявити 
діапазон зміни вхідних величин і коректно організовувати дослід.  
Відкриваємо сторінку «Чисельний розрахунок» (рис.3.7). 
Ліворуч розміщуємо таблицю типових хвилеводів, для яких наведено 
стандартні розміри і робочі смуги частот. Поряд розміщуються в стовпчик три 
регулятори, для кожного з яких, клацнувши почергово на них правою клавішою 
миші, обираємо рядок Visible Items, далі Digital Display. Праворуч в два 
стовпчика розміщуються вихідні індикатори. Для візуалізації і розуміння для 
якого типу дільника потужності отримано результат, над кожним з індикаторів 
додатково розміщується зображення відповідного типу приладу.  
 
Рисунок 3.8 – Вікно Knob Properties регулятора «Частота» 
 
Задаємо діапазон значень для кожного з регуляторів вхідних параметрів, 
для чого клацаємо на них правою кнопкою миші. Наприклад, для регулятора 
«Частота, ГГц», вибираємо рядок Data Entry, після чого відкриваємо вікно Knob 
Properties. У вікні встановлюємо мінімальне значення Minimum 1 ГГц, 
максимальне значення Maximum 22 ГГц і крок її зміни Increment 0,1 ГГц 
(рис.3.8). 
Відкриємо наступну вкладку «Графік залежності від частоти» (рис.3.9). З 
палітри Controls   Graph беремо графічний індикатор XY Graph і помістимо 
його на лицьовій панелі. Міточним інструментом створимо відповідні назви та 
розмахи обох шкал екрану.  
Відкриваємо сторінку «Графік залежності від розміру а» (рис.3.10). 
Аналогічно беремо з палітри Controls   Graph графічний індикатор XY Graph і 
розміщуємо його на відповідній сторінці. Використовуючи міточний інструмент 
задаємо відповідний розмах обох шкал екрану і вписуємо назви осей графіка. 
 
Рисунок 3.9 – Лицьова панель ВІ «Дослідження дільників потужності».  
Сторінка «Графік залежності від частоти» 
 
 
Рисунок 3.10 – Лицьова панель ВІ «Дослідження дільників потужності».  
Сторінка «Графік залежності від розміру а» 
 
Для кожного з елементів лицьової панелі для зручності та підвищення 
наочності, при потребі, можна задати індивідуальні кольори розфарбовування, 
розміри і тип шрифтів, і на цьому формування лицьової панелі можна вважати 
закінченим. 
Переходимо у вікно структурної схеми Block Diagram. 
Розміщуємо зручно термінали регуляторів і індикаторів на полі структурної 
схеми (рис. 3.11). 
Для використання СубВІ з палітри Functions вибираємо Select а VI. З вікна, 
що відкрилося, розміщуємо у вікні структурної схеми створений нами СУБВІ: 
«Щілині та кільцевий мости». За допомогою монтажного інструменту з'єднаємо 
відповідні елементи і термінали на структурній схемі (рис. 3.11). 
Для побудови графіків залежності ширини щілини від частоти або від 
розміру широкої стінки хвилеводу необхідно сформувати масив даних для всього 
діапазону змінної кожної величини з певним кроком. Для цього потрібно для 
кожної залежності організовується цикл. З палітри Functions   Structures 
беремо два оператора циклу For Loop. Помістимо рамки циклів у вікно 
структурної схеми, розтягуємо їх до потрібного розміру і міточним інструментом 
задаємо число його ітерацій, рівне 200. Межі зміни частоти  становлять від 1 ГГц 
до 21 ГГц, а крок 0,1 ГГц, а діапазон зміни розміру широкої стінки хвилеводу 
становить від 10 мм до 210 мм з кроком 1 мм (відповідно до таблиці 3.1).  
 
Рисунок 3.11 – Структурна схема ВІ «Дослідження дільників потужності»  
 
Параметр і змінюється від нуля до 200 з кроком 1. Для встановлення лівої 
границі інтервалу та зміни кроку ітерації всередині першого циклу For Loop 
розмістимо оператор додавання Add (встановлення нижньої границі діапазону) і 
оператор множення Multiply (корегування кроку ітерації), а також дві константи: 
10 і 0,1. В другому циклу For Loop достатньо використати лише оператор 
додавання Add, щоб встановити нижню границю діапазону, а крок ітерації 
залишається по замовчанню з кроком 1.  
Зручно розміщуємо всі елементи в рамках операторів і монтажним 
інструментом з'єднаємо відповідні термінали (рис. 3.11). Зовнішні для операторів 
циклів For Loop вхідні величини і сигнали, що управляють, проходять всередину 
циклів For Loop через тунелі, що утворюються при проходженні через границю 
оператора монтажного інструменту. 
Таблиця 3.1 
Стандартні хвилеводи прямокутного перетину 
Тип Діапазон частот основного Внутрішні розміри 
хвилеводу типу хвилі, ГГц поперечного перетину, мм  
153-IEC від до а b 
R12 0,96 1,46 195,58 98,79 
R14 1,14 1,73 165,1 82,55 
R18 1,45 2,20 129,54 64,77 
R22 1,72 2,61 109,44 54,61 
R26 2,17 3,30 86,36 43,18 
R32 2,6 3,95 72,14 34,04 
R35 2,82 4,29 66,37 29,5 
R40 3,22 4,9 58,17 29,083 
R41 3,29 5,0 57,00 25,33 
R48 3,94 5,99 47,55 22,149 
R58 4,64 7,05 40,39 20,193 
R70 5,38 8,17 34,85 15,799 
R84 6,57 9,99 28,499 12,624 
R100 8,2 12,5 22,86 10,16 
R120 9,84 15,0 19,05 9,525 
R140 11,9 18,0 15,799 7,899 
R180 14,5 22,0 12,954 6,477 
З правої сторони оператора циклу створюємо тунелі вихідних величин, які 
використовуються для побудови графіків. З палітри Functions   Cluster 
вибираємо оператор Bundle, який переносимо у вікно структурної схеми до 
вихідних тунелів операторі циклів. Монтажним інструментом сполучаємо вихідні 
тунелі відповідних операторів For Loop і операторів Bundle між собою і з 
терміналами індикаторів XY Graph (рис.3.11).  
Цим ми забезпечили в різних вкладках побудову на екранах індикаторів 
графіків залежності ширини щілини від частоти та від розміру широкої стінки 
хвилеводу. 
На цьому роботу із створення віртуальної лабораторної установки можна 
вважати завершеною. Збережемо її результати як ВІ з ім'ям «Дільники 
потужності». 
3.3 Дослідження дільників потужності за допомогою віртуального 
інструментарію 
 
1. Запустили лабораторну установку, і ознайомились з органами керування. 
2. Виконаємо дослідження згідно індивідуального варіанту, виданого керівником, 
для вихідних параметрів, наведених в табл. 3.2.  
Таблиця 3.2  
Початкові параметри для дослідження параметрів дільників потужності 
Варіанти 
Параметри 
1 2 3 4 5 
Частота 10 12 14 16 18 
Тип хвилеводу R58 R70 R84 R100 R120 
3. Проведемо дослідження впливу вхідних параметрів мосту на розмір щілини, 
при якій потужність ділиться порівну між плечами. Вводимо відповідні вхідні 
параметри відповідно до першого варіанту з табл.3.2. При цьому один з 
параметрів будемо змінювати, а інший фіксований згідно початковим умовам, і 
спостерігатимемо як це вплинуло на вихідний параметр (в даному випадку 
ширина щілини) (рис.3.12). Зауважимо, що в технічному завданні дано тип 
хвилеводу, а його розміри поперечного перетину можна знайти або в таблиці 3.1 
або в таблиці на лицьовій панелі віртуального інструментарію.  
З рис.3.12 видно, що для фіксованої частоти 10 ГГц в хвилеводі R58 (з 
розмірами поперечного перетину 40,39х20,193 мм2) при використанні дільника у 
вигляді щілинного мосту, довжина щілини має складати 138,56 мм, а якщо мова 
йде про кільцевий міст, то розмір вузької стінки відгалуженого хвилеводу  
становить 14,28 мм. 
Проте для розуміння загальної картини поведінки вихідної величини від вхідних 
параметрів, доцільно розглянути динаміку зміни ширини щілини при зміні 
вхідних величин в певному діапазоні.  
3.1 Дослідили залежність довжини щілини від частоти. Результати вимірювань 
звели в табл.3.3 і побудували графіки залежності довжини щілини від частоти. 
 
Рисунок 3.12 – Введення початкових параметрів для розрахунку 
Таблиця 3.3 
Частота, ГГц 8 9 10 11 12 13 14 15 
Довжина 107,8 123,3 138,6 153,7 168,7 183,6 198,5 213,3 
щілини, мм 
 
Рисунок 3.13 – Залежність довжини щілини від частоти, отримана при 
вимірюваннях вручну 
Для пришвидшення побудови графічної залежності, аналогічної рис.3.13, в 
стенді передбачена можливість побудови графіка в автоматичному режимі (3.14). 
Порівнюючи результати на рис.3.13 і 3.14 бачимо їх ідентичність. При 
використанні лабораторної установки в навчальних цілях доцільно ручний режим 
використовувати як основний, щоб був зрозумілий хід отримання результатів, а 
автоматичний режим використовувати при багаторазових вимірюваннях для 
пришвидшення досліду.  
 
Рисунок 3.14 – Залежність довжини щілини від частоти, отримана в 
автоматичному режимі вимірювання  
 
3.2 Дослідили залежність довжини щілини від ширини хвилеводу а. Результати 
вимірювань звели в табл.3.4 і побудували графіки залежності довжини щілини від 
розмірів широкої стінки хвилеводу (рис.3.15). 
Таблиця 3.4 
Ширина 19 23 28 34 40 47 57 66 
хвилеводу, мм 
Довжина 24,6 40,0 63,0 96,2 135,7 189,9 282,5 380,8 
щілини, мм 
 
Рисунок 3.15 – Залежність довжини щілини від ширини хвилеводу, отримана при 
вимірюваннях вручну 
 
Як і в попередньому експериментіє можливість отримання графічної 
залежності (рис.3.16), що природньо співпадає з результатами, отриманними в 
ручному режимі.  
 
Рисунок 3.16 – Залежність довжини щілини від ширини хвилеводу, отримана в 
автоматичному режимі вимірювання 
4. ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні     
       електротехнічної  лабораторії 
 
Дослідження, що проводяться в роботі, неможливі без використання 
сучасної комп’ютерної техніки. З погляду на це виникає потреба в раціональній та 
безпечній організації праці дослідника під час роботи з комп’ютером, адже деякі 
обчислення та процеси моделювання тривають доволі довгий час, що вимагає 
тривалого споглядання екрану монітора, а це в свою чергу піддає дослідника 
впливу цілої групи шкідливих факторів. До них можна віднести: вплив 
електромагнітного випромінювання; нераціональну освітленість; високу напругу 
живлення обладнання; ненормований рівень шуму тощо. 
Вплив на працівників лабораторії мають також і психофізичні фактори такі 
як: розумова перенапруга, перенапруга зорових і слухових аналізаторів, емоційні 
перенавантаження, монотонність праці, що призводять до стомлення і зниження 
працездатності. 
Проаналізуємо вплив вище зазначених факторів на здоров’я і 
працездатність дослідника, який працює в лабораторії за комп’ютером. За рівнем 
фізичних навантажень даний вид праці відноситься до категорії Іа. 
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4 м, довжина – 6 м, висота стелі – 
3 м, площа – 24 м2, об’єм – 72 м3. Лабораторія розрахована на чотирьох одночасно 
працюючих осіб. Площа, яка припадає на одного працівника – 6 м2, об’єм – 18 м3, 
що в повному обсязі відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010. 
Стіни лабораторії оклеєно світло-жовтими шпалерами, які мають коефіцієнт 
відбиття світла 36-38%, що забезпечує високу освітленість приміщення і добре 
впливає на зір працюючого. 
Істотний вплив на організм працівника лабораторії має мікроклімат. 
Фактичні значення основних факторів мікроклімату наступні: 
1. Температура повітря: 
- в холодний період року – 22-24°С; 
- в теплий період року – 29-30°С. 
2. Вологість повітря: 
- в холодний період року – 48-52%; 
- в теплий період року – 45-50%. 
3. Швидкість руху повітря: 
- в холодний період року – 0,05-0,1 м/с; 
- в теплий період року – 0,1-0,2 м/с. 
Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99 
«Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень», за виключенням 
температури в теплий період року. В даному приміщенні необхідно розрахувати 
та змонтувати систему кондиціонування повітря. 
Робочі столи розташовані біля вікон так, що працівник сидить боком до 
вікна. При цьому забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих 
та навколишніх поверхонь та максимально обмежене відбиття світла від екрану 
монітора. 
Природне освітлення лабораторії здійснюється через вікна. Їх кількість 
становить 2, розмір - 2×1,5 м кожне. Вікна облаштовано жалюзі, що забезпечує 
обмежене відбивання світла від екрану монітора.  
За найменший об’єкт  розрізнення зорової праці приймаємо точку на екрані 
монітору, розмір якої 0,25 мм, що відповідає дуже високому ступеню точності 
зорової праці. Розряд зорової праці – ІІ г, що відповідає великому контрасту 
об’єкта розрізнення та світлому фону. 
Згідно з ДБН В.2.5-28-2006 коефіцієнт природного освітлення (КПО) для 
даного типу зорової праці складає 1,5%. Фактичне значення КПО становить 18-
28%, що відповідає ДБН В.2.5-28-2006. 
В темний час доби лабораторія освітлюється штучно. Вона обладнана 
світильниками, загальна кількість яких 8. Фактичне значення штучного 
загального освітлення складає 425 лк, а нормативне значення – 400 лк. Отже, 
рівень штучного освітлення відповідає ДБН В.2.5-28-2006. 
Негативна дія ПК у багатьох користувачів виявляється як біль, різь в очах, 
як розмивання контурів об’єкта. Ці явища часто супроводжуються головним 
болем, сонливістю, млявістю. Щоб уникнути цього, необхідно кожні 2 години 
роботи на ПК робити перерву на 10-15 хв. згідно ДСанПіН 3.3.2.007-98. 
Монітори ПК, якими обладнано лабораторію, відповідають основним 
вимогам безпеки: яскравість дисплея не менше 300 кд/м2, висота символів не 
менше 3,8 мм, діагональ екрану не менше 500 мм. 
Згідно ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми допустимих рівнів шуму на 
робочих місцях» нормативне значення еквівалентного рівня звуку при даному 
виді діяльності складає 50 дБА. Головним джерелом шуму є вентилятор 
охолодження блоку живлення ПК. Фактичне значення еквівалентного рівня звуку 
не перевищує нормативного і становить 42 дБА. 
Щоб запобігти виникненню хвороб пов’язаних з неправильною посадкою 
людини перед комп’ютером необхідно враховувати ергономічні фактори. 
Довжина робочого столу складає 1,4 м, усі предмети знаходяться в робочій 
зоні дослідника. Висота столу 0,73 м, висота стільця 0,45 м, що відповідає ДСТУ 
7951:2015 «Дизайн і ергономіка. Крісло оператора. Загальні ергономічні вимоги». 
Стілець має бути такої висоти, щоб максимально задовольнити куту між стегнами 
і хребтом величиною 90°. 
Приміщення лабораторії відноситься до 3 типу приміщень за ступенем 
небезпеки ураження людини електричним струмом: приміщення без підвищеної 
небезпеки (ПУЕ-17), тобто відсутні наступні фактори: висока відносна вологість 
повітря (перевищення 75% протягом тривалого часу); висока температура повітря 
(більше 350С протягом тривалого часу); наявність струмопровідного пилу; 
наявність струмопровідної підлоги.  Деяке обладнання має металевий корпус, 
тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в лабораторії необхідно передбачити 
магістраль захисного заземлення для виключення випадку ураження електричним 
струмом. Електропроводка в даному приміщенні прокладена під шаром 
штукатурки у спеціальних каналах і розрахована на максимальну електричну 
потужність обладнання лабораторії. Для під’єднання комп'ютера до живлячої 
мережі 220 В застосовуються мережеві фільтри. 
В лабораторії забезпечуються необхідні заходи запобігання виникненню 
пожежно-небезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної 
безпеки в Україні». План евакуації розміщений на стіні, забезпечено вільний 
доступ до нього (ДБН В.1.1.7-2016). Приміщення лабораторії укомплектоване 
двома порошковими вогнегасниками ВП-5у (Правила експлуатації та типові 
норми належності вогнегасників). 
Після проведення детального аналізу приміщення та умов праці за робочим 
місцем, можна зробити висновок, що всі фактори виробничого середовища, крім 
відхилення від нормованих значень температури повітря в теплий період року, 
відповідають своїм нормативним значенням. Тому в приміщенні електротехнічної 
лабораторії необхідно встановити систему кондиціонування повітря. 
 
 
4.2 Розробка системи кондиціонування повітря лабораторії 
 
4.2.1. Типи кондиціонерів 
До складу системи кондиціонування повітря (СКП) входять: системи 
приготування, переміщення та розподілу повітря, а також технічні засоби холодо- 
і теплопостачання, автоматики, дистанційного керування та контролю. Основне 
устаткування СКП для підготовки і переміщення повітря, компонується в 
єдиному корпусі, що названий кондиціонером. У багатьох випадках всі технічні 
засоби для кондиціонування повітря скомпоновані в одному або двох блоках, і 
тоді поняття СКП та кондиціонер є однозначними. Установки для 
кондиціонування повітря можуть бути центральними, які обслуговують одне 
велике або декілька приміщень та місцевими. В нашому випадку буде 
використовуватися місцева СКП, яка призначена для обслуговування невеликих 
виробничих приміщень, лабораторій, кабінетів та встановлюється безпосередньо в 
приміщенні, яке вона обслуговує. 
 Тому саме за допомогою установки СКП, можна створити і автоматично 
підтримувати у лабораторії нормовані значення температури повітря в теплий 
період року. Щоб правильно підібрати кондиціонер для нашого приміщення, 
необхідно ознайомитися з призначенням кожного типу кондиціонерів, 
представлених на українському ринку.  
Віконні кондиціонери. Це один з «найстаріших» типів кондиціонерів. 
Розміщується в прорізі вікна. Недоліками даного кондиціонеру є: зменшення 
площі вікна, підвищення шуму в приміщенні (за рахунок того, що компресор і 
вентилятори розташовані в одному корпусі). Переваги: простота монтажу, 
зручність експлуатації, відносно низька вартість.  
Пересувні мобільні кондиціонери. Не вимагають монтажу та є достатньо 
шумними. Можуть працювати як на обігрів, так і на охолодження. При роботі в 
режимі охолодження, відведення тепла здійснюється за допомогою гнучкого 
шланга, який виводиться на зовні через вікно або отвір в стіні. Основна їхня 
перевага полягає в тому, що при необхідності їх можна переміщувати в потрібне 
місце кімнати або переносити з одного приміщення в інше. До недоліків можна 
віднести: високу вартість, підвищений рівень шуму, необхідність зливу 
конденсату з дренажної системи кондиціонера. 
На відміну від моноблоків, спліт-системи (англ. split – роздільний) 
складаються з двох блоків (внутрішній та зовнішній), мають між собою 
гідравлічний та електричний зв’язок. 
Мобільні спліт-системи. Такі кондиціонери мають практично всі переваги 
спліт-систем, при цьому не вимагають спеціального монтажу. Тому внутрішній 
блок можна розмістити в будь-якому місці приміщення, а зовнішній блок, 
наприклад, можна підвісити на ременях за вікном. Основними перевагами є 
наявність автоматичного режиму підтримки обраної температури та швидкості 
вентилятора. Система очищення повітря разом з системою іонізації (в деяких 
моделях) роблять атмосферу в приміщенні чистою і комфортною, тим самим 
зберігаючи здоров’я персоналу. 
Настінні спліт-системи. Це найбільш популярний тип кондиціонерів для 
квартир, невеликих офісів, ресторанів, кафе, барів. Вимагають грамотного і 
якісного монтажу із застосуванням професійного інструменту. Складаються з 
зовнішнього компресорно-конденсаторного блоку (встановлюється на: фасаді, 
даху, лоджії, технічному поверсі) і внутрішнього, який встановлюється на стіні, 
всередині приміщення, в зручному для користувача місці. Серед переваг 
виділяють – низький рівень шуму, широкі можливості програмування різних 
режимів, простота експлуатації. Низький рівень шуму обумовлений тим, що 
компресор знаходиться поза приміщенням в зовнішньому блоці. Можуть 
працювати на холод, на тепло, а також в режимі рециркуляційного вентилювання 
або осушення повітря. 
Мультиспліт-системи. Відрізняються від моноспліт-систем тим, що до 
одного зовнішнього блоку приєднуються декілька внутрішніх. Як правило, вони 
використовуються там, де потрібно мінімум зовнішніх блоків. За ціною вони не 
дешевші моноспліт-систем, але за якістю нерідко поступаються, особливо це 
стосується дешевих мультиспліт-систем, де потужність компресора менше 
сумарної потужності внутрішніх блоків. 
Підлогово-стельові кондиціонери. За принципом дії аналогічні настінним. 
Використовуються в тому випадку, коли неможливо (небажано) встановлювати 
внутрішні блоки на стіні, а доцільніше розмістити біля підлоги або на стелі. 
Перший варіант розміщення хороший тим, що кондиціонер не кидається в очі і 
направляє потік холодного повітря вертикально вгору. 
Спліт-системи колонного типу. Аналогічні настінним і підлогово-
стельовим. Мають внутрішній блок у вигляді колони (встановлюється 
безпосередньо на підлозі), прекрасно вписуються в інтер’єр великих громадських 
приміщень (ресторани, бари, зали, холи офісів).  
Спліт-системи касетного типу. Відрізняються від настінних моделей 
способом розташування і конструкцією внутрішнього блоку. Добре розміщуються 
всередині підвісної стелі, маючи ззовні майже плоску повітрозабірну решітку і 
повітророзподільні жалюзі на чотири напрямки.  
Спліт-системи канального типу. Основна відмінність канальних 
кондиціонерів полягає в тому, що повітря береться через повітряні канали 
(повітроводи) і вентиляційні решітки. Внутрішній блок кондиціонера 
розміщується за підвісною стелею, та має потужний вентилятор, що дозволяє 
подолати опір повітроводів, фільтрів та решіток. Більша частина моделей 
дозволяє працювати не тільки в режимі рециркуляції, а й подавати в приміщення 
через вентиляційний канал вуличне повітря, тобто поєднувати кондиціонування і 
вентиляцію. 
4.2.2. Розрахунок системи кондиціонування повітря 
Електротехнічна лабораторія розташована на 2-му поверсі в південній 
частині 5-ти поверхової будівлі. Приміщення має наступні розміри: довжина – 6 
м, ширина – 4 м, висота – 3 м. Виходячи з даних параметрів, загальна площа 
приміщення становить 24 м2, а об’єм – 72 м3. Лабораторія має однобічне природне 
освітлення, яке забезпечується 2 вікнами. Вікна мають однакові розміри, які 
2
становлять 1,5×2 м, відповідно площа одного вікна становить 3м . В 
дослідницькій роботі приймають участь 4 працівника. Категорія робіт – I a (легка 
робота в сидячому положенні). 
Розрахунок СКП проводиться для теплого періоду року на охолодження, 
враховуючи те, що температура повітря приміщення в теплий період року (30 – 
32С) не відповідає нормативним вимогам (22–28С), а максимальна температура 
зовнішнього повітря становить 35С. 
Розрахунок теплонадходження в приміщення 
1) Теплонадходження від сонячної радіації залежать від площі та 
розташування вікон:   
 
                                                       Q1 = SВ QВ ,                                                      (4.1) 
 
де SB – площа вікна, м2, 
    QB – теплонадходження через вікна, яке для південної орієнтації 
             становить 260 Вт/м2. 
 
Q1 = SВ QВ = 2 3 260 =1560 (Вт),  
 
Враховуючи те, що на вікнах встановлені жалюзі, які забезпечують 
регулювання природного освітлення в приміщенні, необхідно отриманий 
результат Q1 поділити на коефіцієнт 1,4. 
 
1560
Q1 = =1114 (Вт).  
1,4
 
2) Теплонадходження через зовнішню стіну: 
 
                                                       Q2 = (S − SВ ) QC ,                                          (4.2) 
 
де S – площа зовнішньої стіни, м2, 
SB – площа вікна, м2, 
QC  – теплонадходження від стіни, яке для південної орієнтації становить 28 Вт/м2. 
 
Q2 = (S − SВ )QC = (3 6− 2 3)28 =12 28 = 336 (Вт).  
 
3) Теплонадходження від штучного освітлення розраховуються з 
врахуванням того, що лабораторія обладнана 8 світильниками OKN-236, кожен з 
яких має 2 люмінесцентні лампи типу TLD, потужністю 36 × 2 Вт.  
 
N  (n  P)
                                                         Q3 = ,                                              (4.3) 
k
 
де k – коефіцієнт для люмінесцентних ламп ( k =1,16),  
    N – кількість світильників, 
     n – кількість ламп,  
     P – потужність лампи, Вт. 
 
8  (2 36) 576
Q3 = = = 496 (Вт).  
1,16 1,16
 
Теплонадходження від штучного освітлення менші за теплонадходження від 
сонячної радіації, тому вони не враховуються при подальших розрахунках. 
4) Теплоємність повітря: 
 
                                                            Q4 = (V −VМ )  k,                                           (4.4) 
 
де V – об’єм приміщення, м3, 
  VM – об’єм, який займають меблі, м3, 
    k – для офісного приміщення складає 6 Вт/м3. 
 
Q4 = (72 − 2 4 3)6 = (72 − 24)6 = 288 (Вт).  
 
5) Теплонадходження від людей. Враховуючи, що працівники займаються 
легкою роботою в сидячому положенні: 
 
Q5 = 4  (130)= 520 (Вт )  
 
6) Теплонадходження від техніки:       
Персональні комп’ютери (4 шт.) – Q6 = 4 300 =1200 (Вт ).   
Лазерний принтер (1 шт.) – Q7 = 400 (Вт).  
Загальне  теплонадходження: 
 
                                       Qзаг = Q1 +Q2 +Q4 +Q5 +Q6 +Q7 ,                              (4.5) 
Qзаг =1114 + 336 + 288 + 520 +1200 + 400 = 3858 (Вт ).  
 
Для підтримки оптимальної температури необхідний кондиціонер з 
потужністю на охолодження не менше 4 кВт. Виходячи з цього, був обраний 
кондиціонер TOSHIBA RAS-16SKVR-E. 
Кондиціонери Toshiba Daiseikai SKVR-E обладнані сучасною системою 
очищення повітря і іонізації. Ці кондиціонери володіють всіма перевагами 
інверторного управління компресором. Коефіцієнт енергоефективності EER=4,18 
(COP=4,27). Вони практично безшумні, а в режимі «Quiet» шум внутрішнього 
блоку зменшується на 3 дБ, що дозволяє використовувати ці спліт-системи у 
спальній і в дитячих кімнатах. Широкий діапазон зовнішніх температур дозволяє 
використовувати кондиціонер для ефективного обігріву в міжсезоння.  
Toshiba - є винахідником інверторної технології. Починаючи з 80-х років 
компанія Toshiba постійно розвиває і вдосконалює цей напрямок. Сучасний 
двороторний компресор забезпечує максимальний комфорт при мінімальній 
витраті електроенергії. 
• Швидке охолодження або обігрів - при включенні кондиціонера 
використовується технологія амплітудно-імпульсної модуляції. Компресор 
працює з підвищеною продуктивністю, і задана температура досягається на 20-
30% швидше. 
• Точне підтримання температури - коли комфортна температура в 
приміщенні досягнута, інвертор включає широтно-імпульсну модуляцію (PWM). 
Компресор не зупиняється, а знижує потужність охолодження/обігріву, працюючи 
на низьких оборотах, і точно підтримує комфортну температуру, витрачаючи 
мінімум електроенергії. 
 
Рисунок 4.1 - Зовнішній вигляд кондиціонера TOSHIBA RAS-16SKVR-E 
 
• Низький рівень шуму - в двороторному інверторному компресорі вібрація 
і шум набагато слабкіше. При невеликому навантаженні інверторний компресор 
працює на вкрай низькій швидкості, практично безшумно. 
• Надійність - звичайний кондиціонер для підтримки заданої температури 
часто включається і вимикається, а кондиціонер з інверторним управлінням 
працює постійно. Знос деталей при цьому значно менше. 
• Економічність - двороторний компресор Toshiba має широкий діапазон 
швидкостей обертання. В результаті інверторний кондиціонер працює на тій 
потужності, яка необхідна в даний момент. При цьому витрата електроенергії 
витрачається майже вдвічі менше, ніж у звичайному кондиціонері. 
Плазмовий фільтр Daiseikai дозволяє швидко і ефективно усунути дим. 
Якість очищення повітря розраховується і перевіряється по Японському 
стандарту JEM 1467 для побутових очисників повітря (протестовано японською 
асоціацією виробників електроніки). 
Двоступінчастий плазмовий фільтр затримує частинки діаметром до 0,01 
мікрона і молекули запаху діаметром до 0,001 мікрона. Плазмовий фільтр 
пропускає через себе набагато більше повітря, ніж звичайний фільтр, так як 
чинить менший опір. Очищення відбувається в три етапи, на першому всі 
частинки забруднень в іонному полі отримують позитивний заряд, на другому 
етапі (перша ступінь очищення) негативно заряджені електрони на осаджувальних 
пластинах притягують великі позитивно заряджені частинки, а на третьому етапі 
(друга ступінь очищення) залишилися частинки осідають на другий більш 
щільною секції осаджувальних пластин. На першій ступені відсіваються пилок і 
дим, а на другий бактерії, віруси і спори цвілі. 
У кондиціонерах Toshiba SKVR-E використовується плазмовий фільтр, що 
миється. Плазмовий фільтр простий в обслуговуванні, він не вимагає заміни. Його 
легко очистити в теплій воді і висушити протягом 10-15 хвилин. 
Фільтр Super Oxi Deo - поєднує в собі всі позитивні якості вітаміну С, 
екстракту кави і цеолітного фільтра. Поєднання адсорбуючих властивостей 
вітаміну С і екстракту кави дозволяє усувати з повітря шкідливі оксиди і 
перетворювати шкідливий для шкіри активний кисень в звичайний О2. Активний 
кисень сприяє надмірному утворенню меланіну, що призводить до появи темних 
плям на шкірі. Цеолітний фільтр очищує повітря від різних хімічних сполук і 
запаху. 
Іонізатор Daiseikai може виробляти до 35000 негативно заряджених іонів на 
1 см3 (в середньому 10000 аероіонів на 1 см3).  
Система самоочищення в спліт-системах Toshiba SKVR-E перешкоджає 
скупченню вологи на випарнику, запобігаючи утворенню цвілі усередині 
кондиціонера. Після виключення кондиціонера вентилятор працює 20 хвилин, 
потім вимикається автоматично. 
Таблиця 4.1 - Технічні характеристики кондиціонера TOSHIBA RAS-16SKVR-E 
 Модель (Внутрішній блок) RAS-16SKVR-E2 
               (Зовнішній блок) RAS-16SAVR-E2 
Номінальна напруга (В/фаза/Гц) 220-240/1/50 
Холодопродуктивність (кВт) 4,50 (0,8-5,0) 
Коефіцієнт ефективності - EER 3,23 
Теплопродуктивність (кВт) 5,50 (0,9-6,9) 
Коефіцієнт ефективності - COP 3,62 
Споживана Охолодження 1,4 
потужність (кВт) Обігрів 1,52 
Розміри (ВхШхГ) (мм) 275х790х205 
Внутрішній блок 
Вага нетто (кг) 9 
Витрата повітря (Охол./Обігрів) (м³/ год) 684/ 738 
Робочий рівень шуму (H-L) (Охол./Обігрів) 
30-45/ 31-45 
(дБ) 
Розміри (мм) 550х780х290 
Зовнішній блок Вага нетто (кг) 39 
Робочий рівень шуму (дБ) 49/50 
Рідина (мм/дюйм) 6,35 (1/4”) 
Газ (мм/дюйм) 12,70 (1/2”) 
Розмір труб Тип з’єднання Розвальцювання 
Дренаж (внутрішній 
16,30 
діаметр) (мм) 
Максимальна довжина траси (м) 20 
Максимальна висота траси (м) 10 
Допустима температура зовнішнього повітря від -10 до 46/  
(Охол./Обігрів) (Сº) від -15 до 24 
Автовибір режиму роботи, таймер, інверторне 
Функціональність 
керування, нічний режим, функція авторестарту 
біо-ензим Super Oxi Deo / вітамінний + видалення 
Фільтри 
шкідливих оксидів 
Хладогент R410 
 
Висновок: Враховуючи особливості кожного з розглянутих типів 
кондиціонерів, оптимальним рішенням для реалізації системи кондиціонування 
повітря в приміщенні лабораторії стала настінна спліт-система. 
Виходячи з того, що для підтримки оптимальної температури був 
необхідний кондиціонер з потужністю на охолодження не менше 4 кВт, з 
доступних моделей кондиціонерів, які відповідають заданій вимозі, був обраний 
TOSHIBA RAS-16SKVR-E/16SAVR-E.  
Обраний кондиціонер здатний забезпечити підтримку нормованих значень 
температури повітря в теплий період року та створити комфортне середовище для 
продуктивної праці в робочій зоні електротехнічної лабораторії. 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
Щілинний міст (Щ-міст; англ.– quadrature waveguide hybrid, Riblet short-slot 
coupler) складається з двох хвилеводів, які мають загальну вузьку стінку з 
прорізаною в ній щілиною.  Необхідна для цього довжина щілини l  (висота щілини 
рівна вузькій стінці хвилеводів) визначається через задану частоту і геометричні 
розміри хвилеводу.  
Кільцевий хвилеводний міст - пристрій, що працює на хвилях типу H10 і має 
дві модифікації: Е-міст та Н-міст. Кільцевий хвилеводний міст буде узгоджений, 
якщо розмір вузької стінки кільцевого хвилеводу bk  в 2  разів менше вузької 
стінки бічних хвилеводів. 
Синтезований віртуальний інструментарій містить 3 вкладки на лицьовій 
панелі. В першій вкладці здійснюється чисельний розрахунок параметрів. 
Початковими даними для розрахунків є три параметри: частота» і два розміри 
поперечного перетину хвилеводу. Віртуальна установка дозволяє визначати 
розміри щілини мосту, при якій потужність між вихідними плечами ділиться 
порівну. Для кільцевого мосту розраховується розмір вузької стінки кільцевого 
хвилеводу bk . Для контролю правильності ходу експерименту в установці 
передбачено розрахунок критичної довжини хвилі. На сторінках «Графік 
залежності від частоти» та «Графік залежності від розміру а» в автоматичному 
режимі відбувається побудова відповідних графіків залежності. 
Блок-діаграма віртуальної установки будується з використанням 
математичних моделей, що описують зв’язок між вихідними і вхідними 
параметрами. Для побудови графіків використовуються оператори циклів, які 
утворюють множину даних, що надходять на графічний індикатор. 
Синтезований віртуальний стенд «Дослідження дільників потужності» 
дозволяє варіювати вхідні параметри, які впливають на досліджуваний параметр.  
Представлені залежність довжини щілини від частоти для хвилеводу R58 (з 
розмірами перетину 40х20 мм2), а також розглянуто як при фіксованій частоті 
змінюватиметься  довжини щілини залежно від ширини хвилеводу. 
Список використаної літератури 
 
1. Мікрохвильова електроніка: навч. посіб. / Д. Д. Татарчук, В. І. Молчанов, М. М. 
Кобак. – К.: Аверс, 2017. – 125 с. 
2. Бондаренко І.М. Мікроелектроніка НВЧ. Ч. 1. Елементи та пристрої НВЧ-
тракту: Навч. посібник для студентів ВНЗ. − Харків: ХНУРЕ. − 2017. – 152 с. 
3. Конспект лекцій з дисципліни «Пристрої надвисоких частот» освітньо-
професійної програми першого (бакалаврського) рівня вищої освіти зі 
спеціальності 172 «Телекомунікації та радіотехніка», укл. Марченко С. В., 
Кам’янське; ДДТУ, 2019 р. – 93с. 
4. Proceeding of International Conference on Intelligent Communication, Control and 
Devices [electronic resource] : ICICCD 2016 / edited by Rajesh Singh, Sushabhan 
Choudhury. // Springer eBooks - Singapore : Springer Singapore : Imprint: Springer, 
2017. - XXVIII, 1157 p. 743 illus., 551 illus. in color. online resource. - (Advances in 
Intelligent Systems and Computing, ;ISSN:2194-5357 ; 479) 
5. Информационная оценка качества измерений и моделирование процессов: 
[монография] / В.Ю. Ларин [и др.]. - Донецк: НОУЛИДЖ, 2011. 
6. Кисельова О. Г. Програмування в NI LabVIEW. Технологія розробки 
віртуальних приладів: навч. посіб. для студ. вищих навч. закл., які навчаються 
за напрямом підготовки "Комп'ютерні науки" / О.Г. Кисельова, А.В. Соломін ; 
М-во освіти і науки України, НТУУ "КПІ". - Київ : НТУУ "КПІ", 2014. - 273 с. 
7. LabVIEW Student Software Suite – Режим доступу: https://www.ni.com/en-
us/support/downloads/software-products/download.labview-student-software-
suite.html#352828
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
