Измеритель проходящей мощности свч

 

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений . Измеритель содержит волновод 1, чувствительньй элемент 2, вьшолнеиньй из активного нелинейного диэлектрика , три зонда 3,4 и 5, два фтзовых детектора (ФД) 6 и 8, фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку (ФТЦ) 7, инвертор 9, сумматор 10 и индикатор 11. Цель достигается введением зонда 5, ФД 8, инвертор-а 9 и сумматора 10, с помощью которых устраняется ошибка измерения мощности , возникаюпдая при изменении частоты колебаний. Это осуществляется путем сложения в сумматоре 10 инвертированного напряжения с выхода i ФД 8 и напряжения с выхода ФД 6, которое зависит от величины измеря (Л емой мощности и частоты колебаний, Дан пример выполнения ФТЦ 7. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1272292

Ш 4 G 01 R 35/04, 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3926567/24-09 (22) 12.07.85 (46) 23.11.86. Бюл. ?" 43 (72) В.Я. Баржин, И.П. Заикин, С.Н. Макарук, Л.А. Марчук и Ю.С. Шмалий (53) 621.317.37(088,8) (56) Валитов P.À,, Стретенский В.Н.

Радиотехнические измерения. — М.:

Советское радио, 1970, с. 712.

Авторское свидетельство СССР

?? 1193539, кл. G 01 R 35/04, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОХОДЯЩЕЙ МОЩНОСТИ

СВЧ (57) Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения — повышение точности измерений. Измеритель содержит волновод

1, чувствительный элемент 2, выполненный иэ активного нелинейного диэлектрика, три зонда 3,4 и 5, два фазовых детектора (ФД) 6 и 8, фаэосдвигающую термокомпенсирующую цепочку (ФТЦ) 7, инвертор 9, сумматор 10 и индикатор 11. Цель достигается вве. дением зонда 5, ФД 8, инвертора 9 и сумматора 10, с помощью которых устраняется ошибка измерения мощности, возникающая при изменении частоты колебаний. Это осуществляется путем сложения в сумматоре 10 инвертированного напряжения с выхода

ФД 8 и напряжения с выхода ФД 6, которое зависит от величины измеряемой мощности и частоты колебаний.

Дан пример выполнения ФТЦ 7. 4 ил.

1272292

25 з чв

55 где V — напряжение на выходе инверз тора 9, а на второй вход сумматора 10 поступает напряжение с выхода первого фаИзобретение предназначено для использования в измерительной технике

СВЧ, в частности, для измерения проходящей мощности СВЧ-колебаний.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности измерений.

На фиг. 1 представл на структурная схема измерителя проходящей мощности СВЧ; на фиг. 2 — структурная схема фазосдвигающей термокомпенсирующей цепочки на фиг. 3 — зависимость диэлектрической проницаемости чувствительного элемента от температуры; на фиг. 4 — зависимость раз-. ности фаз сигналов, поступающих с зондов от частоты.

Измеритель проходящей мощности

СВЧ содержит волновод 1, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент 2, выполненный из активного нелинейного диэлектрика, первый 3 и второй 4 зонды, расположенные симметрично относительно чувствительного элемента 2. вдоль волновода 1, третий зонд 5, расположенный симметрично первому зонду 3 относительно второго зонда 4, первый фазовый детектор 6, первый и второй входы которого соединены с вторым зондом 4 непосредственно и первым зондом 3 через фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку 7, второй фазовый детектор 8, первый и второй входы которого соединены с вторым 4 и третьим 5 зондами. 35

Выход второго фазового детектора

8 соединен через инвертор 9 с первыми входами сумматора 10, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 6, а выход — с индикатором 11, проградуированным в единицах мощности.

Фазосдвигающая термокомпенсирующая цепочка 7 состоит из отрезка волновода 12, в котором расположены 45 поглощающая нагрузка 13, настроечHbIH короткозамыкающий поршень 14, дополнительный элемент 15 связи и чувствительный элемент 16, аналогичный чувствительному элементу 2.

Измеритель проходящей мощности работает следующим образом.

СВЧ-энергия подается на вход волновода 1, содержащего чувствительный элемент 2. Поскольку материал, из которого выполнен чувствительный элемент 2, имеет большие потери на

СВЧ, разогрев чувствительного элемента 2 токами СВЧ пропорционален измеряемой проходящей мощности, так как величина диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2 изменяется пропорционально изменению температуры разогрева чувствительного элемента 2 (фиг.3). Это приводит к изменению фазы СВЧ-колебаний, проходящих через сечение волновода с чувствительным элементом 2, за которым расположен второй зонд 4 (фиг.4). Таким образом, на первый фазовый детектор 6 поступают два сигнала от первого 3 и второго 4 зондов (до и после чувствительного элемента 2), разность фаз которых про- порциональна мощности и частоте проходящих через волновод 1 колебаний: Ч =Pjfdt + У,, где — коэффициент, учитывающий расстояние между первым 3 и вторым 4 зондами, f — частота колебаний; у — фазовый сдвиг, обусловленный температурой зависимости диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2, ЬМ вЂ” разность фаз сигналов посту1 пающих на первый фазовый детектор 6 от первого 3 и второго 4 зондов, напряжение на выходе первого фазового детектора 6 пропорционально проходящей через волновод 1 мощности

Ч (Р,f)=oC(aY,)=сК((Ы ь ), где Р— мощность колебаний;

o(— коэффициент детектирования.

На второй фазовый детектор 8 поступают два сигнала от третьего зонда 5 и второго 4, разность фаэ которых зависит только от частоты проходящих через волновод 1 колебаний: ь р= 1и, напряжение на выходе второго фазового детектора 8, также зависит только от частоты проходящих колебаний

Ч, (f)=ы(а е)=с(рsfае).

Напряжение с выхода второго фазбвого детектора 8 через инвертор 9 поступает на первый вход сумматора

10. з 1272 зового детектора 6, пропорциональное проходящей через волновод 1 мощности

Ч (Р,f)=К(д ).

Напряжение на выходе сумматора 10

V =V,+V (Р,f)= Ы(М,)-Ч э,(f)=

=К(4V ) оС(ЛЧ) =(K(P Jfdt+ ь у) д-ф(fс1г) =

= Кд зависит только от мощности проходящих через волновод 1 колебаний и поступает на индикатор 11, програду- 10 ированный в единицах мощности.

Для устранения ошибки в показаниях прибора, за счет влияния на чувствительный элемент 2 начальной температуры и температуры окружающей t5 среды, введена фазочувствительная термокомпенсирующая цепочка 7, дающая такой же по величине и по знаку фазовый сдвиг, как и чувствительный элемент 2, поскольку она содержит20 такой же по размерам и выполненный из того же материала чувствительный элемент 16, как и чувствительный элемент 2 волновода 1. Тем самым ус 1 раняется погрешность в измерениях 25 эа счет влияния на чувствительный элемент 2 температуры окружающей среды и обеспечивается высокая точность измерения мощности.

В измерителе проходящей мощности З0 за счет сложения в сумматоре 10 напряжения с выхода первого фазового детектора 6, которое зависит от величины измеряемой мощности и частоты колебаний, и инвертированного напряжения с выхода второго фазового дедектора 8, практически устранена ошибка измерения мощности.

Разность фаз сигналов, поступающих на второй фазовый детектор 8 от тре- 40 тьего 5 и второго 4 зондов, dy=P JtdC.

При изменении частоты колебаний разность фаз сигналов, поступающих на второй фазовый детектор 8, 45 ау =off(1+5f)dt=aq+Sf av.

Разйость фаз сигналов, поступающих на первый фазовый детектор 6 при изменении частоты, 49 =pjf (1+elf)+N =Ю+3йа + М,.

Напряжение на выходе первого фазового детектора 6

Ч (Р Й) о((Ь ) (P ff (1 ЬГ) йф) .

292 4

Напряжение на выходе второго фазового детектора 8

V (f)=Май,)= (6<+ff М=

=(Й f (1+8f) de+ e ф.

Напряжение на выходе инвертора 9

3 VV9 2 (f f)

Напряжение на выходе сумматора 10

Ч = Ч +V,(Р,Е)-д(И+Вйа ф+ ЬЧ )—

2 ° т.е. зависит от фазового сдвига, вызванного зависимостью диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2 от температуры, следовательно зависит только от мощности проходящих через волновод 1 колебаний.

Таким образом практически устранена ошибка измерения мощности, возникающая при изменении частоты колебаний.

Формула и з о б р е т е н и я

Измеритель проходящей мощности

СВЧ, содержащий волновод, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент, выполненный иэ активного нелинейного диэлектрика, первый и второй зонды, установленные вдоль волновода, симметрично относительно чувствительного элемента, причем выход второго зонда непосредственно, а выход первого зонда через фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку подсоединены к первому и второму входам первого фазового детектора, и индикатор, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, l введены третий зонд, расположенный симметрично первому зонду относительно второго зонда, и последовательно соединенные второй фазовый детектор, инвертор и сумматор, выход которого соединен с индикатором, причем выход третьего зонда соединен с первым входом второго фазового детектора, второй вход которого соединен с входом второго зоида, а выход первого фазового детектора соединен с вторым входом сумматора, выход втораго зонда подсоединен к второму вхо ду второго фазового детектора.

1272292

4000

1272292 и

Составитель Е. Адамова

Техред П.Олейник

Корректор А. Обручар

Редактор Н ° Бобкова

Заказ 6336/46 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4