Устройство для измерения параметров материалов

 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Устройство для измерения параметров материалов содержит ответвитель 1 круговой поляризации, выполненный в виде прямоугольного четырехплечего разветвления лучеводов, к первому плечу 9 которого подключен измеритель 7 поляризационной диаграммы, ко второму плечу 10-измеряемая нагрузка 8, к третьему плечу 11 - короткозамыкающий поршень 4, к четвертому плечу 12 - генератор СВЧ6. В центре ответвителя круговой поляризации расположены первая и вторая плоские решетки 2 и 3 из параллельных проволок, размещенные симметрично относительно диагональной плоскости прямоугольного четырехплечего разветвления лучеводов, на расстоянии √2/8 длины электромагнитной волны одна от другой, причем проволоки первой плоской решетки 2 расположены под углом +45° к плоскости поляризации электромагнитной волны, а проволоки второй плоской решетки 3- под углом -45° к плоскости поляризации электромагнитной волны. Для перестройки в рабочем диапазоне частот проволочные решетки снабжены механизмом перемещения вдоль оси, перпендикулярной их плоскостям. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU,, 1617386 А1

Щ)5 С 01 К 27/Об, G 01 R 27/416

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;::> jF-p I

I: ь а

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

FlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4490222/09 (22) 10.10.88 (46) 30.12.90. Вюл. М 48 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) М.С. Яновский и Б.Н. Князьков (53) 621.317.335(088.8) (56) Антенны эллиптической поляризации/Под ред. А.И. Шпунтова, М,:

Иностр. литература, 1961, с, 278291.

Авторское свидетельство СССР

9 1149187, кл, G 01 К 27/26, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретенияповышение точности. Устройство для измерения параметров материалов содержит ответвитель 1 круговой поляризации, выполненный в виде прямоугольного четырехплечего разветвления лучеводов, к первому плечу 9 которого подключен измеритель 7 поляризацион»

2 ной диаграммы, к второму плечу 10— измеряемая нагрузка 8, к третьему плечу 11 — короткозамыкающнй поршень

4, к четвертому плечу 12 - генератор

6 СВЧ, В центре ответвителя круговой поляризации расположены первая и вторая плоские решетки 2 н 3 иэ параллельных проволок, размещенные симметрично относительно диагональной плоскости прямугольного четырехплечего разветвления лучеводов, на расстоянии /7/8 длины электромагнитной волны одна от другой, причем проволоки первои плоской решетки 2 расположены под углом +45 к плоскости о поляризации электромагнитной волны, а проволоки второй плоской решетки

3 — под углом -450 к плоскости поляризации электромагнитной волны, Для перестройки в рабочем диапазоне частот проволочные решетки снабтены механизмом перемещения вдоль оси, перпендикулярной их плоскостям.

1 з ° и, ф-лы, 1 ил, .3 161 !збо

Изобретение относится к радиоизмерительной техйике сверхвысоких частот, Цель изобретения - повышение точности, обеспечение перестройки в рабочем диапазоне частот.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для измерения параметров материалов.

Устройство для измерения параметров материалов содержит: ответвитель 1 круговой поляризации, выпол--ненный в виде прямоугольного четырех-плечего разветвления лучеводав, первую и вторую плоские решетки 2, 3 соответственно, короткозамыкающий поршень 4, механизм 5 перемещения, генератор 6 СВЧ, блок регистрации, выполненный в виде измерителя 7 поляризационной диаграммы, измеряемую нагрузку 8, первое-четвертое плечи

9-12 ответвителя круговой поляризации соответственно, втулку 13, штифт

14, 30

Устройство для измерения параметров материалов работает следующим образом.

К двум противолежащим плечам 12 и 10 прямоугольного четырехплечего разветвления лучеводов (например, металлодиэлектрических лучеводов круглого сечения) подключены соответственно генератор СВЧ и измеряемая нагрузка ИН, В диагональной плоскости ответвителя 1 круговой поляризации помещены две идентичные решетки 2 и 3 из параллельных проволок, установленные симметрично относительно диагональной плоскости разветвления параллельно друг другу на расстоянии

II

17/8 длины .волны, что обеспечивает разность фаз между этими ортогональными поляризационными составляющими, равную ti/2 рад, (четвертьволновую разность хода). Проволоки решеток

2 и 3 ориентированы таким образом, что азимутальные плоскости, проходящие через оси лучеводов прямоуголь ного четырехплечего разветвления . параллельно проволокам этик решеток, образуют между собой прямой угол и углы +45 и -45 о с плоскостью поляризации колебаний генератора СВЧ, лех:ащей в плоскости их падения на плоские решетки 2, 3 либо перпендикулярно к ней. Это условие обеспечивает. равен .тво ортогональных составляющих ответвленного кругополяризованного сигнала, K двум другим плечам 11 и 9 ответвителя круговой поляризации 1 подключены соответственно короткозамыкающий поршень 4 н измеритель поляризационной диаграммы так, что плечи с генератором

6 СВЧ и измерителем поляризационной диаграммы лежат по разные стороны от решеток 2, 3. Решетки 2, 3 снабжены механизмом 5 перемещения вдоль оси, йерпендикулярной их плоскости, Период решеток 2 и 3 выбирается таким, чтобы получить примерно 3-децибельное ответвление пучка в боковое плечо. Значение коэффициента ответвле-. ния определяется параметрами pemeток — периодом 1 решетки (отношением

Я = 1/Я периода и длины волны) и диаметром проволок d (отношением S

= d/l диаметра проволок к периоду), 3-децибельное ответвление имеет место, например, при ф -- 1/ф = 0,4 и S

d/1 = 0,06, Для 2-миллиметрового диапазона волн это, например, решетка с йериодом 0,8 мм, выполненная из проволок диаметром 50 мкм, Решетки имеют резьбовое сочленение с втулкой

13, от проворота они удерживаются неподвижным штифтом 14, Поэтому вращением втулки 13 регулируется расстояние между решетками °

Электромагнитная волна от генератора 6 СВЧ на входе устройства представляет собой основную моду полого диэлектрического либо металлодиэлектрического лучевода ЕН < — волну с плоским фазовым фронтом и осесимметричным амплитудным распределением, спадающим к краям лучевода по закону

Бесселя, Эта волна поляризована в плоскости ее падения на решетки 2, 3 лиоо перпендикулярно к ней и может быть представлена в виде двух ортогональных составляющих, поляризованных в азимутальных плоскостях, параллельных проволокам плоских р шеток

2 и 3. Эти составляющие частиЧно ответвляются в плечо !1, частично проходят на выход в плечо 10 и поступают на измеряемую нагрузку. При этом вспедствие идентичности решеток

2 и 3 прошедшие составляющие образуют =.жлну, линейно поляризованную в той же плоскости, что и падающая на решетки, Ответвленные в плечо 10 ортогональные составляющие равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на

17386 6

10 лельных проволок, расположенную параллельно первой плоской решетке, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, блок регистрации выполнен в виде измерителя поляризационной диаграммы и подключен к первому плечу ответвите20

Ч

25 ля круговой поляризации, к второму плечу которого подключена измеряемая нагрузка, к третьему — короткоза30:Mûêàþùèé поршень, к чегвертому— генератор СВЧ, вторая плоская решетка размещена симметрично относительно диагональной плоскости прямоугольного трехплечего разветвителя лу35

2. Устройство по п, 1, о т л и—

-ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения перестройки в рабочем . диапазоне частот, плоские решетки из параллельных проволок снабжены механизмом перемещения вдоль оси, перпендикулярной их плоскостям.

Составитель А. Михайлова

Техред Л.Сердюкова Корректор М, Максимишинец

Редактор M. Циткина

Заказ 4117 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 16

3/2, в плече 1О волна поляризована по кругу. Эта волна отражается от поршня 4. Отраженная волна, поляризованная ортогонально падающей на поршень, проходит сквозь решетки 2 и 3 в плечо 9, ослабленная за счет ответвления части-мощности в плечо

12, где она рассеивается в ограждающем ослабителе либо вентиле. Таким образом, в плече 9 формируется поляризованная по кругу волна с амплитудой, пропорциональной амплитуде падающей волны. Отраженная от нагрузки в плече 10 линейно поляризованная волна частично проходит в плечо 12, а частично ответвляется в плечо 9.

При этом ортогональные составляющие отраженной волны при ответвлении в плечо 9 приобретают фазовый сдвиг, равный И/2, и в этом плече получается волна, поляризованная по кругу с амплитудой, пропорциональной ампl литуде отраженной от измеряемой нагрузки волны. В плечо 9 поступают две

1 поляризованные по кругу волны, при этом поляризации этих волн ортогональны (правокруговая и левокруго° вая). В плече 9 получается эллипти-.. чески поляризованная волна, в которой

4 отношение максимального значения напряженности поля, измеренное по большой оси эллипса, к минимальному его значению, измеренному по малой оси, равно коэффициенту стоячей волны по напряжению в плече 10, а угловое положение минимума поля в плече 9 (поле по малой оси эллипса) линейно связанно с положением минимума стоячей волны в плече.9, причем первое, выраженное в угловых градусах, равно последнему, выраженному в электрических градусах, измеренных относительно соответственно выбранной начальной плоскости отсчета„ Такой выбор может быть произведен путем соответствующей установки поршня 4.

Один поворот эллипса в плече 9 на всех частотах эквивалентен перемещению (изменению фазы) нагрузки вдоль плеча 9 на одну длину волны (2)i}, Формула изобретения

f, Устройство для измерения параметров материалов, содержащее ответвитель круговой поляризации, выполненный в виде прямоугольного четырехплечего разветвителя лучеводов, генератор СВЧ, измеряемую нагрузку, короткозамыкающий поршень, блок регистрации, первую плоскую решетку из параллельных проволок, расположенную в центре отверстия круговой по-лярхзации, гроволоки которой расположен под углом +45 к плоскости поо ляризации электромагнитной волны, и вторую плоскую решетку из паралчеводов,- первой плоской решетки на расстоянии Г2/8 длины электромагнитной волны, а проволоки второй плоской о решетки расположены под углом — 45 к плоскости поляризации электромагнитной волны.