Устройство для градуировки фазовращателей сверхвысоких частот Советский патент 1983 года по МПК G01R25/02 H01P5/12 

QO

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и использоваться для измерения воспроизведения, хранения передачи единицы угла сдвига фаз - градуса.

Известно устройство для градуировки фазовращателей сверхвысоких частот, содержащее сверхвысокочастотный генератор, лелитель мощности, к одному из выходных плеч которого подключен эталонный плавный фазовращатель и индикатор Сl3

Однако известное устройство не обеспечивает градуировку с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точ ности градуировки.

Цель достигается тем, что в устройстве для градуировки фазовращателей сверхвысоких частот, содержащем сверхвысокочастотный генератор, делитель мощности, к одному из выходных плеч которого подключен эталонный плавный фазовращатель, и индикатор, между выходом сверхвысокочастотного генератора и входным плечом делителя мощности включен направленный ответвитель, к выходном плечу которого подсоединен введенный частотомер, другое выходное плечо делителя мощности соединено с входом введенного фазометра, выход которого подключен к индикатору, при этом выход эталонного плавного фазовращателя и второй вход фазометра являются клеммами для подсоединения градуируемого фазовращателя, а делитель мощности выполнен с изменяющейся длиной выходных плеч.

При этом эталонный плавный фазовращатель выполнен в виде отрезка телескопического волновода.

Кроме того, делитель мощности выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, связанного через щель, прорезанную по оси его широкой стенки, с торцом отрезка входного волновода, установленного с возможностью перемещения вдоль щели.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция делителя мощно ти.

Устройство для градуировки фазовращателей сверхвысоких частот содержит сверхвысокочастотный генератор 1, делитель 2 мсадности, эталонный плавный фазовращатель 3, индикатор 4, направленный ответвитель 5, частотомер 6, фазометр 7, градуируемый фазовращатель 8. Далитель 2 мощности выполнен в виде отрезка 9 прямоугольного волновода, связанного через щель 10, прорезанную по его оси, с торцом отрезка 11 входного волновода, установленного с возможностью перемещения вдоль щели 10.

Устройство для градуировки фазовращателей сверхвысоких частот работает следующим образом.

Измерение угла сдвига фаз опирается на измерения частоты и длины. Известно, что при стабильной частоте угол сдвига фаз пропорционален длине тракта (при бегущей волне), т.е., если с необходимой точностью известна частота или длина волны и контролируется ее постоянство, то Ксшиброванный по длине отрезок линии передачи соответствует определеному углу сдвига фаз.

Сигнал от сверхвысокочастотного генератора 1, частота которого измеряется частотомером б, поступает через делитель 2 мощности в равноплечий мост, на выходе которого установлен фазометр 7 с индикатором 4 Необходимая для работы частотомера энергия ответвляется при помощи направленного ответвителя 5.

В одном из плеч моста последовательно включены эталонный плавный фазовращатель 3 в виде отрезка телескопического волновода с оптической шкалой и эталонный отрезок 12 линии передачи. Набег фазы на эталонном отрезке 12 линии передачи связан с его геометрической длиной формулой

uf

If,

.где uf - набег фазы;

1 - длинэ эталонного отрезка 12;

С - скорость света;

f - частота сигнала, е случае волноводного тракта имеем

-7е2T f

uV

f.a

где g - диэлектрическая постоянная

среды;

а - размер широкой стенки волновода.

Равенство электрических длин плеч моста предварительно балансируется с помощью делителя 2 мощности, перемещением щели 10 связи которого устанавливается нуль на выходном индикаторе 4 фазометра 7. Имеется .набо эталонных отрезков 12 с аттестованной геометрией, т.е. с известными углами сдвига фаз (ступенями в пределах О - 360) .

Предварительно производится градуировка оптической шкалы эталонного плавного фазовращателя 3 по эталонным отрезка 12. Для этого эталонные .отрезки 12 по одному подключаются в тракт последовательно с эталонным плавным фазовращателем 3 и делениям шкалы последнего приписываются соответствующие значения углов сдвига

фаз, т.е. наносятся градуировочные реперы. При этом общая геометрия моста остается неизменной и индикатор 4 показывает нуль. Фазометр 7 представляет собой четырехплечный мост, выполненный на волноводах для обеспечения необходимой для балансного фазового детектирования подачи на детекторы фазометра одног из сигналов в фазе, а другого - в противофазе во всей полосе частот волновода, одно из плеч моста механически скручено на 180, что обеспечивает большую шир.окополосность без каких-либо подстроек, перестрое

Таким образом, единица угла сдвига фаз - градус воспроизводится и хранится с помощью эталонных отрезков 12 и калиброванного эталонного плавного фазовращателя 3.

При калибровке в плечо моста последовательно с эталонным плавным фазовращателем 3 включается градуируе(Ф1й фазовращатель 8 такой же конструкции, что эталонный плавный фазовращатель 3 вместо эталонного отрезка 12. При этом геометрия моста также не нарушается и индикатор 4 фазометра 7 показывает нуль, так как один из фазовращателей раздвинут, а другой - вдвинут. Перемещая эталонный плавный фазовращатель 3 и тем самым градуирумый фазовращатель 8 в другую сторону, приписывают оптической шкале градуируемого фазовращателя 8 значения углов сдвига фаз, отсчитанные по шкале эталонного плав0ного фазовращателя 3. При этом геометрия моста, в данном случае сумма длин эталонного плавного фазовращателя 3 и градуируемого фазовращателя 8, остается неизменной и инди5катор 4 фазометра 7 показывает нуль. Таким образом, единица угла сдвига фаз с высокой точностью Передается градуируемому фазовращателю 8, который, будучи перевезен и включен в аналогичный мост в пункте расположения вторичного эталона, может передать размер единицы образцовым . фазовращателям - мерам единицы угла сдвига фаз, и, далее, рабочим мерам угла сдвига фаз - фазовращателям и

5 фазометрам.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ФАЗОВРАЩАТЕЛЕЙ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ, содержащее сверхвысокочастотный генератор, делитель мощности, к одному из выходных плеч которого подключен эталонный плавный фазовращатель, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности градуировки, между выходом сверхвысокочастотного генератора и входным плечом делителя мощности включен направленный ответвитель, к выходному плечу которого подсоединен введенный частотомер, другое выходное плечо делителя мощности соединено с входом введенного фазометра, выход.которого подключен к индикатору, при этом выход эталонного плавного фазовращателя и второй вход фазометра являются клеммами для подсоединения градуируемого фазовращателя, а делитель мощности выполнен с изменяющейся длиной выходных плеч. 2.Устройство ПОП.1, о т л и чающееся тем, что эталонный плавный фазовращатель выполнен в виде отрезка телескопического волновода. 3.Устройство по ПП.1 и 2, о т лишающееся тем, что дели- i тель мощности выполнен в виде отрезСП ка прямоугольного волновода, связанного через щель, прорезанную по оси с его широкой стенки, с торцом отрезка входного волновода, установленного с возможностью перемещения вдоль щели.