Измеритель длины волны в волноводе

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - автоматизация измерения. Измеритель содержит генератор 1, отрезок 2 волновода, зонды 3, 6, детектор 4, цифровой вольтметр 5, направленный ответвитель 7, источник 8 виброколебаний и схему обработки. Зонд 3 имеет возможность продольного перемещения вдоль отрезка 2 и установлен на диафрагме источника 8. При периодическом перемещении зонда 3 вдоль оси отрезка 2, выходной сигнал детектора 4 представляет собой периодический сигнал. Схема обработки выделяет вторую и четвертую гармоники этого сигнала, по соотношению амплитуд которых определяется длина волны в отрезке 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)ю G 01 и 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аю

1 — Й11 Гнв +S 1е Гн с

° - s11 ел=kEr

1-З, Г,е (21) 4759248/09 (22) 13.11.89 (46) 15.01.92. Бюл. hb 2 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) А.Б. Кондрашихин, В.В. Саламатин и Г.П.Харитонов (53) 621.317.365(088.8) (56) Стариков В.Д. Методы измерения на

СВЧ с применением измерительных линий. — М.: Сов.радио, 1972, с.6.

Там же, с.124. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИНЫ ВОЛНЫ В

ВОЛНОВОДЕ (57) Изобретение относится к радиоизмериИзобретение относится к,радиоизмерительной технике.

Целью изобретения является автоматизация измерения.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя длины волны в волноводе.

Он содержит генератор 1, отрезок 2 волновода, первый эонд3, детектор 4, цифровой вольтметр 5, второй зонд 6, направленный ответвитель 7, источник 8 виброколебаний, генератор 9 пилообразного напряжЕния, первый и второй полосовые фильтры 10, 11, настроенные на частоты второй и четвертой гармоник соответственно, логический элемент ИЛИ-ИЕ 12, первый усилитель-ограничитель 13, первый выпрямитель 14, первый фильтр 15 низкой частоты, второй усилитель-ограничитель 16, второй выпрямитель 17, второй фильтр 18 низкой частоты, инвертор 19, RS-триггер 20, „„,Ц „„1705761 А1 тельной технике, Цель изобретения — автоматизация измерения. Измеритель содержит генератор 1, отрезок 2 волновода, зонды 3, 6. детектор 4, цифровой вольтметр

5, направленный ответвитель 7, источник 8 виброколебаний и схему обработки. Зонд 3 имеет воэможность продольного перемещения вдоль отрезка 2 и установлен на диафрагме источника 8. При периодическом перемещении зонда 3 вдоль оси отрезка 2, выходной сигнал детектора 4 представляет собой периодический сигнал. Схема обработки выделяет вторую и четвертую гармоники этого сигнала, по соотношению амплитуд которых определяется длина волны в отрезке 2. 1 ил, логический элемент И-HE 21, электронный ключ 22, генератор 23 импульса.

Измеритель длины волны в волноводе работает следующим образом, Волна от генератора 1 через ответвитель 7 попадает в отрезок 2. Сигнал на детекторе 4 и ри условии идеал ьной направленности направленного ответвителя 7 и взаимности характеристик первого и второго зондов 3 и 6 имеет вид где 8» = 511е н и Sat = Ягы е — элементы

1 матрицы рассеяния первого зонда 3;

2л2» ф = — — — электрическая длина тракта между первым и вторым зондами 3 и 6, рас1705761

Лд 2,44 Zm, 45

4m а =-; -.Z<+ 1(1Ь

50 положенными нв расстоянии 2 Z22 друг от друге при выключенном источнике 8;

Яя — длина волны отрезка 2;

t Гн е т - комплексный коэффициент отражения ° плоскости размещения второго зонде 6(собственный коэффициент отра. жения второго зонда 6, либо эквивалентный коэффициент отражения второго зонде 6 и нег зки отрезка 2); г - комплексная амплитуде сигнала генератора 1 с учетом переходного ослабления направленного ответвителя 7.

Когда первый и второй зонды 3 и 6 оказывают слабое возмущающее действие ма поле отрезка 2, т.е. S» «1, и имеют реактивный характер, сигнал, снимаемый с детектора 4, принимает вид

Um = k Е, S 1i (2 + у +

+ 2 усоп(2 ф+2ъ ) }, 2М где = — °

При периодических перемещениях первого зонде 3 вдоль отрезка 2 по гармоническому закону Е-2м + 2222 з!п Qt, где Zm и 0амплитуда и частота механических колебаний, создаваемых источником 8, с детекторе

4 снимается сигнал, представляющий собой сумму гармоник частоты И

Um k еа s1> (2 + yà + 2óñîà à

I Jo (и- е) +2 а 22л (Zm) Х х сов 2 и Q2) -2 уа!па (2 g о=1

J2n-2 (Zm) а(п(2п-2) ааа), где Ji — функция Бесселя nepaoro рода j-го порядка;

Генератор 9 управляет амплитудой источника 8 и при постоянной частоте колебаний позволяет непрерывно изменять их амплитуду от 0 до Zm„„, что приводит к изменению соотношения амплитуд гармоник, в частности, второй и четвертой на выходах соответствующих фильтров 10 и 11

Ua2m=Um .22 (Zm)

4л

Um2m =0m 22 (2m)

4е

Um = 4 k 6 $11 1у СОЗ а.

8 начальный момент времени, когда амплитуда сигнале генератора 9 равна "0", в гармоники в спектре отраженного сигнале

0g отсутствуют. нв выходе 0 RS-триггера 20 сигнал равен единице, вход управления счетом цифрового вольтметра 5 заперт нулевым выходным напряжением генератора импульсов 23 при возрастании пилообразного напряжения на выходах полосовых фильтров 10 и 11 появляются ненулевые амплитуды второй и четвертой гармоник отраженного сигнала, которые через соответствующие цепочки "усилитель-ограничитель — выпрямитель — фильтр низкой частоты" поступают нэ входы логического элемента 12 ИЛИ-НЕ. В тот момент, когда

4л значение аргумента -,2 — Zm =5.15, функция а

3р (-;г- Zm обращается в ноль и на вход R

4т

RS-триггера 20 поступает единичное напряжение, а с выхода. 0 RS-триггера 20 управляющий сигнал через электронный ключ 22 включает генератор 23. Одновременно происходит измерение амплитуды Uy генератора пилообразного напряжения 9, однозначно связанной с плавно изменяющейся амплитудой колебаний источника 8

Zm - aUr. При этом длина волны в отрезке 2 определяется как

Благодаря этому измеритель длины волны в волноводе позволяет проводить измерения в автоматизированном режиме.

Формула изобретения

Измеритель длины волны в волноводе, содержащий генератор, отрезок волновода с первым зондом, имеющим возможность продольного перемещения вдоль отрезка волновода, детектор и цифровой вольтметр, отличающийся тем, что, с целью автоматизации измерений, генератор соединен с отрезком волновода через введенный направленный ответвитель, к вторичномуканэлукоторого,ориентированному на отраженную волну, присоединен детектор, введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, настроенный на частоту второй гармоники, первый

1705761

Составитель М.Кромин

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 191 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 усилитель-ограничитель, первый выпрямитель, первый фильтр низкой частоты, логический элемент ИЛИ-НЕ, логический элемент И-НЕ, Rs-триггер, электронный ключ и генератор импульса, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, настроенный на частоту четвертой гармоники, второй усилитель-ограничитель, второй выпрямитель, второй фильтр низкой частоты и инвертор, подключенный к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные генератор пилообраэного напряжения и источник виброколебаний, на диафрагме которого укреплен первый зонд, связанный с полем отрезка волновода, при этом выход детекто5 ра соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, выход логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с R-входом RSтриггера, выход генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом ло10 гического элемента И-НЕ и входом цифрового вольтметра, вход управления которого подключен к выходу генератора импульсов.