Устройство для измерения длины волны в волноводе

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ В ВОЛНОВОДЕ, содержащее измерительньй волноводный тракт, в котором расположен неподвижный измерительный зонд, подключенный к детектору , при этом к выходу измерительного волноводнрго тракта последовательно подсоединены фазовращатель и короткозамкнутая нагрузка, о т л ичающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в не го введены последовательно соединенные вычислительньй блок, вход которого соединен с выходом детектора, и измеритель длительности импульса, блок управления, вход которого соединен с выходом вычислительного блока , причем фазовращатель выполнен электрически управляемым, а его управляющий вход соединен с выходом блока управления, при этом вычислительный блок содержит последовательно соединенные дифференциальный уси-. литель, вход которого является первым входом вычислительного блока, первый пиковьй детектор, блок вычитания , блок сравнения и триггер, выход которого является выходом вычислительного блока, второй пиковый детектор, вход которого соединен с входом дифференциального усилителя, а выход - с вторыми входами дифференциального усилителя и блок вычитания , блокинг-генератор, вход которого является вторым входом вычислительного блока для подачи импульсов за (Л пуска при измерении длины волны в волноводе импульсно-модулированных колебаний, а выход соединен с входом триггера, при этом второй вход блока сравнения соединен с входом дифференциального усилителя, а блок управления содержит последовательно соедиО ) ненные источник постоянного двухпоОд лярного напряжения, коммутатор, второй вход которого является входом блока управления, генератор линейно изменяницегося напряжения, функциоч ел нальный преобразователь, выход котррого является выходом блока управления , причем третий вход коммутатора соединен с вторым выходом источнюса постоянного двухполярного напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)q С 01 R 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA и.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ;: ; /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ =:, - - .. / (21) 3593600/24-09 (22) 10.05.83 (46) 07.07.85. Бюл. й- 25 (72) Л.Я.Ильиницкий и С.В.Даниленко (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия

СССР (53) 621 317.365(088.8) (56) Стариков В.Д. Методы измерения на СВЧ с применением измерительных линий. M., "Советское радио", 1972, с. 64-66.

Там же, с. 125-127. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЛИНЫ ВОЛНЫ В ВОЛНОВОДЕ, содержащее измерительный волноводный тракт, в котором расположен неподвижный изме. рительный зонд, подкцюченный к детектору, при этом к выходу измеритель-. ного волноводного тракта последовательно подсоединены фазовращатель и короткозамкнутая нагрузка, о т л и- . ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные вычислительный блок, вход которого соединен с выходом детектора, и измеритель длительности импульса, блок управления, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, причем фазовращатель выполнен электрически управляемым, а его yn„„SU„,, И 66005 A равляющий вход соединен с выходом блока управления, при этом вычислительный блок содержит последовательно соединенные дифференциальный уси-. литель, вход которого является первым входом вычислительного блока, первый пиковый детектор, блок вычитания, блок сравнения и триггер, выход которого является выходом вычислительного блока, второй пиковый детектор, вход которого соединен с входом дифференциального усилителя, а выход — с вторыми входами дифференциального усилителя и блок вычитания, блокинг-генератор, вход которого является вторым входом вычислитель ного блока для подачи импульсов запуска при измерении длины волны в волноводе импульсно-модулированных колебаний, а выход соединен с входом триггера, при этом второй вход блока сравнения соединен с входом дифференциального .усилителя, а блок управления содержит последовательно соединенные источник постоянного двухполярного напряжения, коммутатор, второй вход которого является входом блока управления, генератор линейноиэменяющегося напряжения, функцио

:нальный преобразователь, выход котОрого является выходом блока управления, причем третий вход коммутатора соединен с BTophN выходом источника постоянного двухполярного напряжения..1166005

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже изображена структурная 5 электрическая схема устройства для измерения длины волны в волноводе.

Устройство для измерения длины волны в волноводе состоит из измерительного волноводного тракта 1, неподвижного измерительного зонда 2, детектора 3, фаэовращателя 4, выпол ненного электрически управляемым, короткозамкнутой нагрузки 5, вычислительного блока 6, измерителя 7 длительности импульса, блока 8 управления.

Вычислительный блок 6 состоит из дифференциального усилителя 9, первого пикового детектора 10, блока 11 20 вычитания, блока 12 сравнения, триггера 13, второго пикового детектора 14, блокинг-генератора 15,блок 8 управления — из источника 16 постоянного двухполярного напряжения, коммутатора 17, генератора 18 линейно-изменяющегося напряжения, функционального преобразователя 19, а измеритель 7 длительности импульса — из генератора 20 счетных импульсов, 30 счетчика 21 и цифрового индикатора 22, Устройство для измерения длины волны в волноводе работает следующим образом. 3S

Сверхвысокочастотная моцщость поступает в измерительный волноводный тракт 1, проходит через фазовращатель 4, изменяя свою фазу на величину ч", определяемую напряжением, 40 подаваемым с выхода блока 8 управления на управляющий вход фазовращателя 4, отражается от короткозамкну.. той нагрузки 5. Отраженная волна проходит через фаэовращатель 4, изменяя свою фазу на величину и через измерительный сверхвысокочастотный тракт 1. В измерительном волноводном тракте 1 в результате интерференции падающей и отраженной 5О волн возникает стоячая волна, причем в месте расположения измерительного зонда 2 напряжение, снимаемое с него, определяется соотношением где Š— напряженность падающей волны

1 Г I — модуль коэффициента отражения короткозамкнутой нагрузки 5;

Ч вЂ” фаза коэффициента отражения короткозамкнутой нагрузки 5, равная — д, 29 р- взаимный сдвиг фазы, вносимый фазовращателем 41

+71 — сдвиг фазы, равный расстоянию от места расположения неподвижного измерительного зонда 2 до короткозамкнутой нагрузки 5 и обратно1

3в — длина волны в волноводе в измерительном волноводном тракте 1.

Напряжение U- на выходе детектора 3, работающего в линейном режиме, определяется соотношением

Li --K — 1+(Г(+2ltlcos 9 -29 — — Х

N 2 +Ti

Р 2 ср в где К вЂ” коэффициент передачи деФ тектора 3, и максимально U „,и минимально U „„в те моменты времени, когда взаимный сдвиг фазы, вносимый фаэовращателем 4 будет равен й7

2М = -б7- — Х ср д (<)

2V р=-2л- — 1

С л О

Ь

Блокинг-генератор 15 работает либо в автоколебательном, либо в ждущем режимах, что определяется измерением длины волны в волноводе непрерывных либо импульсно-модулированных колебаний, распространяющихся в измерительном волноводном трак-. те 1. Импульс блокинг-генератора 15 опрокидывает триггер 13. Единичное выходное состояние триггера 13 по управляющему входу коммутатора 17 производит с его помощью подключейие входа генератора 18 линейно изменяющегося напряжения к плюсовому выходу:источника 16 постоянного двух-. полярного напряжения. Напряжение на выходе генератора 18 линейно изменяющегося напряжения начнет линейно возрастать и через функциональный преобразователь 19, линеаризующий нелинейную зависимость изменения взаимного сдвига фазы 2 < з 1 фазовращателем 4 от длины волны в волноводе, увеличивает взаимный сдвиг фазы 2 (, и соответственно изменяется напряжение на выходе детектора 3, которое поступает на второй вход блока 12 сравнения, первый вход дифференциального усилителя 9 и на вход второго пикового детектора 14. В момент времени, когда взаимный сдвиг фазы будет равен соотношению (1), напряжение на выходе детектора 3 будет максимально и равно Up® pe Это напряжение выделяется и запоминается вторым пиковым детектором 14. Дифференциальный усилитель 9 усиливает разность между напряжением П, щ с выхода второго пикового детектора 14 и текущего значения напряжения U с выхода детектора 3. Максимальная разность

U „с- Б „ выделяется и запоминается первьь пиковым детектором 10.

В блоке 11 вычитания производится вычитание из напряжения U-„ „с вымачс хода второго пикового детектора 14 напряжения U „ - U „„ с выхода первого пикового детектора 10, в результате чего получается напряжение U „„ которое поступает на блок 12 сравнения, где оно сравнивается с текущим значением напряжения Пу с выхода детектора 3, В момент их равенства блок 12 сравнения изменяет свое состояние на выходе, тем самым опрокидывая триггер 13. Нулевое выходное состояние триггера 13 через второй вход коммутатора 17 производит с его помощью подключение входа генератора 18 линейно-изменяющегося напряжения к минусовому выходу источника 16 постоянного двухполярного напряжения.

Напряжение на выходе генератора 18

166005 4 линейно изменяющегося напряжения начнет линейно уменьшаться и через функциональный преобразователь 19 и управляющий вход управляемого ферритового фазовращателя 4 уменьшит взаимный сдвиг фазы 2У и тем самым изменит напряжение на выходе детектора 3. Процесс перестройки .до минимума произойдет аналогично

fQ описанному и в момент времени, когда в блоке 12 сравнения сравняются по амплитуде напряжения Ug „ с выхода блока 11 вычитания и U c выхода детектора 3, он иэмейит свое

15 выходное состояние, тем самым опро,кинет триггер 13. Процесс перестрой ки от максимума к минимуму будет

1 повторяться до тех нор, пока в измерительный волноводный тракт 1 пос2р тупает сверхвысокочастотная мощность.

Единичный импульс с выхода триггера 13, пропорциональный измеряемой длине волны в волноводе, поступает на вход генератора 20 счетных имд пульсов, в котором длительность этого импульса преобразуется в цифровой эквивалент. Счетчик 21 подсчитывает число импульсов генератора 20 счетных импульсов, эквивалентное длительности единичного импульса с выхода триггера 13, и результат счета отображается на цифровом индикаторе 22.

При измерении длины волны в вол35 новоде импульсно-модулированных колебаний . запуск устройства дЛя измерения длины волны в волноводе производится путем запуска блокинг-гене-. ратора, работающего при этом в ждущем режиме, модулирующим импульсом от источника сверхвысокочастотной мощности, длину волны в волноводе которого измеряют.

1166005

Составитель В.Чиняков

Техред С.Мигунова Корректор О,Тигор

Редактор Н.Данкулич

Заказ 5061

Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4