Способ измерения параметров волновода

 

Использование: радиоизмерительная техника. Сущность изобретения: перемещают неоднородности в направлении нормали к стенке волновода в момент полной компенсации отраженных сигналов, дополнительно производят периодическое возмущение поля волновода одной из неоднородностей и анализируют спектр отраженного сигнала, а затухание определяют пропорционально отношению разности расстояний от неоднородностей до стенки волновода к расстоянию между неоднородностями. Способ позволяет определить затухание в волноводе. 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известны способы определения параметров линии передачи [1]. Недостатком этих способов является необходимость внедрения зондов в объем линии передачи, что увеличивает погрешность при реализации на диэлектрических или металлодиэлектрических волноводах.

Наиболее близким к предложенному является способ определения параметров линии передачи путем возмущения поля волновода парой неоднородностей, размещенных за пределами волновода вдоль его оси, и продольного перемещения неоднородностей до получения минимального отраженного сигнала, реализованный в работе устройства для измерения длины волны в линии передачи [2].

Недостатком этого способа является невозможность определения затухания.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения затухания в диэлектрических и металлодиэлектрических волноводах.

Это достигается тем, что дополнительно перемещают неоднородности в направлении нормали к стенке волновода до полной компенсации отраженного сигнала, измеряют расстояния Х₁ и Х₂ от первой и второй неоднородностей до стенки волновода соответственно и расстояние L между неоднородностями, далее производят периодическое возмущение поля одной из неоднородностей путем периодического перемещения с амплитудой Х_m в направлении нормали к стенке волновода, измеряют отношение N амплитуд первой и второй гармоник отраженного сигнала, а затухание волновода определяют по формуле α= · По сравнению с известным предлагаемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности определения затухания путем возмущения поля волновода в поперечной плоскости.

Эти свойства являются новыми, так как в прототипе в силу присущих ему недостатков, заключающихся в осуществлении операции перемещения неоднородностей только вдоль линии передачи, невозможно определить затухание, и являются существенными.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, направленный ответвитель отраженной волны 2, отрезок исследуемого Н-образного металлодиэлектрического волновода 3 с первым емкостным зондом 4, имеющим возможность перемещения вдоль оси волновода 3, и вторым зондом 5, закрепленным на диафрагме источника виброколебаний 6 и имеющим возможность перемещения по нормали к стенке волновода, присоединенной к выходу вторичного канала ответвителя 2, детектор 7, полосовые фильтры 8 и 9, настроенные соответственно на частоты первой и второй гармоник, измеритель отношений 10, к входам которого присоединены выходы полосовых фильтров 8 и 9, индикатор 11, при этом к выходу детектора 7 присоединены входы индикатора 11 и фильтров 8 и 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Сигнал от генератора 1 через направленный ответвитель 2 попадает в отрезок металлодиэлектрического волновода 3, где претерпевает отражение от плоскостей размещения первого и второго зондов 4 и 5. Сигнал на детекторе 7 при условии идеальной направленности ответвителя 2 может быть найден методом ориентированных графов и после подстройки зондов вдоль волновода по минимуму отраженного сигнала имеет вид = K(-e) (1) где - комплексная амплитуда сигнала генератора 1; α - затухание в волноводе 3; L - расстояние между зондами 4 и 5; - комплексный коэффициент отражения зонда 4 или 5.

Учитывая, что напряженность поля за пределами волновода 3 определяется экспоненциальной функцией Е_y(Х)=Е_yа e ^-Po^X , где Х - поперечная координата, вдоль которой перемещается зонд 5; Е_yа - напряженность поля на стенке волновода 3, а также емкостной характер зондов 4 и 5 и идентичность их конструктивной реализации, сигнал на детекторе 6 можно записать как Еg=k '/e ^-Po^X1 - e ^-2α^L e ^-Po^X2 , (2) где Х₁ и Х₂ - расстояния от зондов 4 и 5 до стенки волновода 3.

Перемещая зонды 4 и 5 (или один из них) в направлении нормали к стенке волновода 3, добиваются Е_g=0 и фиксируют расстояния Х₁ и Х₂. Тогда затухание в волноводе 3 можно определить как α = (3)
При включении управляющего напряжения источника виброколебаний 6 второй зонд 5 совершает периодические перемещения вдоль нормали к стенке волновода 3 по закону Х(t)=Х₂+Х_mcos λ t и при малых перемещениях Х_m в спектре отраженного сигнала присутствуют первая и вторая гармоники с амплитудами U_1m= β и U_2m= 0,25 β², где β = ρ_o Х_m. Тогда коэффициент ρ_o определяется как ρ_o= , где N - показание измерителя отношений 10.

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет определить затухание в волноводе.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЛНОВОДА, заключающийся в возмущении поля волновода двумя неоднородностями, расположенными за пределами волновода вдоль его оси, и продольном перемещении неоднородностей до получения минимального отраженного сигнала, отличающийся тем, что, с целью определения затухания в диэлектрических и металлодиэлектрических волноводах, дополнительно перемещают неоднородности в направлении нормали к стенке волновода до полной компенсации отраженного сигнала, измеряют расстояния x₁ и x₂ соответственно от первой и второй неоднородностей до стенки волновода и расстоние L между неоднородностями, далее производит периодическое возмущение поля одной из неоднородностей путем периодического перемещения с амплитудой x_m в направлении нормали к стенке волновода, измеряют отношение N амплитуд первой и второй гармоник отраженного сигнала, а затухание волновода опеределяют по формуле
α= · .

РИСУНКИ

Рисунок 1