Устройство для измерения проходящей СВЧ-мощности Советский патент 1984 года по МПК G01R21/04 

9)

сд Изобретение относится к радиоизмерительной технике сверхвысоких ча тот и быть использовано в кач стве встроенного измерителя мощност в волноводных трактах, запитываемых от источников СВЧ-энергии с перестраиваемой частотой. Известно устройство для измерени проходящей мощности СВЧ большого уровня, включающее отрезок волновод и чувствительный элемент установленный в одной из стенок отрезка волновода t1, Недостатком устройства является наличие переменной составляющей погрешности рассогласования в широкой области рабочих частот. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения проходящей СВЧ-мощности, содержащее отрезок линии передачи, дифференциальный мост с термодатчиками в плечах, установленными над отрезком линии п редачи и защищенными тепловыми фоку сирующими экранами, под одним из которых толщина стенки отрезка линии передачи уменьшена до размера, большего глубины скин-слоя, а повер ности термодатчиков, обращенные к отрезку линии передачи, покрыты сло ем поглощающего тепловую радиацию материала, и индикатор, включенный в диагональ дифференциального моета 2. Недостатком известного устройств для измерения проходящей мощности является малая точность измерений из-за большой погрешности рассоглас вания в области рабочих частот. Цель изобретения - повьш1ение точ ности измерений путем уменьшения переменной составляющей погрешности рассогласования. Для достижения цели устройство для измерения проходящей СВЧ-мощнос ти, содержащее отрезок линии переда чи, дифференциальный мост с термодатчиками в плечах, установленными над отрезком линии передачи и защищенными тепловыми фокусирующими зк ранамиJ под одним из которых толщина стенки отрезка линии передачи уменьшена до размера, большего глуби ны скин-слоя, а поверхности термодат чиков, обращенные к отрезку линии передачи, покрыты слоем поглощающего тепловую радиацию материала, и 51 индикатор, включенный в диагональ дифференциального моста, участок стенки с уменьшенной толщиной выполнен в форме равнобедренного треугольника, основание которого параллельно продольной оси отрезка линии передачи, а тепловые фокусирующие экраны вьтолнены в виде трехгранных рупоров. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для измерения проходящей СВЧ-мощности i на фиг. 2 - конструкция термопреобразовательного узла-, на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 5 - графики зависимости модуля эффективного коэффициента отражения ( Гэ I от длины С участка стенки отрезка линии передачи с уменьшенной толщиной, нормированной на длину волны в волноводе Л для прямоугольного участка (вверху) и для участка л формой равнобедренного треугольника (внизу). Устройство для измерения проходящей СВЧ-мощности содержит отрезок линии 1 передачи, дифференциальный мост 2, ключаюш 1й термодатчики 3 и 4, покрытые со стороны отрезка линии передачи слоями 5 и 6 из поглощающего тепловую радиацию материала, резисторы 7 и 8, источник 9 питания, индикатор 10 и тепловые фокусируклцие экраны 11 и 12. Устройство работает следуюш;им образом. При передаче электромагнитной энергии по отрезку линии 1 передачи происходит нагрев ее стенок и тонкий участок стенки нагревается до большей температуры в силу различий тепловых сопротивлений участков с разными толщинами стенок. После нагрева тонкого участка стенки инфракрасное излучение фокусируется тепловым фокусирующим экраном 12 и излученная энергия преобразуется в тепловую в слое 6, что приводит к разогреву термодатчика. 4 и к разбалансировке дифференциального моста 2. В диагонали дифференциального моста появляется сигнал, который поступает на индикатор 10. Второй термодатчик 3 со слоем 5 и тепловым фокусируюш;им экраном 11 установлен для устранения влияния температуры окружающей среды и других дестабилизирующих факторов на3. против обычной стенки отрезка линии 1 передачи. Если для тонкостенного прямоугол ного участка длиной I рассмотреть элементарные участки с бесконечно малой длиной ut , то два элементарны участка, разнесенные на четверть длины волны в отрезке линии 1 передачи будут обеспечивать нулевое зна чение переменной составляющей погре ности рассогласования, а для длин, сравнимых с Ag - при K/ig/2, где К - .целое число. Для участка с формой равнобедренного треугольника условно разделим его на части (фиг.5). Части а и 6 обеспечивают c о, если дпина части 6 равна пЯд/4, где п - нечетное число. Аналогично длина части В должна подчиияться такому же закону. Отсюда, однозначно следует, что длина вписанного прямоугольника должна быть кратна целому полуволн, длины 65. 4 участков айв, 5 и т- должны быть одинаковыми и кратными пЛд/4 и 5 при длине равнобедренного треугольника, кратной целому числу длин волн в волноводе. Для участка с iформой у равноб.едрерного треугольника значения 51п7ге/Ле-|з 12 будут меньше,чем для Ч 1ГС/Д, J прямоугольника, при длине не менее ,0.65. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным по оляет повысить точность измерения путем уменьшения погргапности рассогласования в области рабочих частот или уменьшить длину тонкостенного участка отрезка линии передачи, что сокращает расход дорогостоящих цветных металлов на изготовление устройств либо повышает точность ваттметров и улучшает тем самым нагуежность работы передающих трактов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОХОДЯЩЕЙ СВЧ-МОЩНОСТИ, содержащее отрезок линии передачи, дифференциальный мост с термодатчиками в плечах , установленными над отрезком линии передачи и защищенными теплоВЫ1ИИ фокусирующими экранами, под одним из которых толщина стенки отрезка линии передачи уменьшена до размера, большего глубины скинслоя, а поверхности термодатчиков, обращенные к отрезку линии передачи, покрыты слоем поглощагацего тепловую радиацию материала, и индикатор, включенный в диагональ дифференциального моста, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения переменной составляющей погрешности рассогласования, участок стенки с уменьшенной ТОЛ1ЦИНОЙ выполнен в форме г равнобедренного треугольника, основание которого параллельно продольной оси отрезка линии передачи, а тепловые фокусирующие экраны выполнены в виде трехгранных рупоров. §

Ilittl FtttiT

/ /

Фи. 1

i.

У/77////////Л /У///.

1

ХГч

1/

Фиг..

XIX z