Способ измерения частоты одиночного СВЧ-радиоимпульса Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

О)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ОДИНОЧНОГО СВЧ-РАДИОИМПУЛЬСА, включающий его усиление, детектирование и регистрацию, отличающийс я тем, что, с целью увеличения диапазона измеряемых частот при сохранении точности, исследуемый одиночный СВЧ-радиоимпульс предварительно преобразуют в серию СВЧрадиоимпульс ов путем многократных переотражений, регистрируют номера двух соседних эхо-импульсов с минимальными амплитудами и определяют частоту одиночного СВЧ-радиоимпульса по формуле г-,, N-. где N и N - порядковые номера двух соседних эхо-импульсов с минимальными ампли тудами, К- калибровочный коэффициент, определяемый экспериментально с помощью СВЧ-радиоимпульсов с известной частотой и соответствукмций эхо-импульсам с номерами N и NJ.

Фиг.1

с помощью акустической линии задержки на объемных или поверхностных упругих волнах с непараллельными торцовыми гранями. эхо-импульсам с номерами N и N . При этом многократное переотражение исследуемого одиночного СВЧ-радиоимпульса осуществляют с помощью акустической линии задержки на объемных или поверхностных упругих волнах с непараллельными торцовыми гранями. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для осуществления предлагаемого способа измерения одиночного СВЧ-радиоимпульса-, на фиг. 2 - типичная серия эхоимпульсов . Устройство для измерения- одиночного СВЧ-радиоимпульса содержит циркулятор 1, преобразователь 2 одиночного импульса в серию СВЧ-радиоимпульсов, включающий непосредственно преобразователь 3 и акустическую линию 4 задержки, усилитель 5, детектор 6 и регистрирующую аппаратуру 7. Устройство для измерения одиночного СВЧ-радиоимпульса работает следующим образом. Исследуемьй сигнал подает через циркулятор 1 в преобразователь 2 одиночного СВЧ-радиоимпульса в серию СВЧ-радиоимпульсов. Этим устройством может быть открытый резонатор, акустическая линия 4 задержки на объемных или поверхностных упругих волнах, радиоволноводы и т.д. с непараллельными или неплоскими отражающими поверхностями или с неоднородными волновыми свойствами волноведущей среды в поперечном сечении. Рассмотрим акустическую линию 4 задержки на объемных или поверхностных упругих волнах с непараллельными торцовыми гранями, работающую в режиме на отражении с одним преобразователем 3. В случае невысокой эффективности преобразования акустический импульс, начавший свой путь

от преобразователя 3, в результате многократных отражений внутри акустической линии 4 задержки дает на выходе циркулятора 1 серию эквидистантных задержанных эхо-импульсов. Далее эти импульсы усиливают (с помощью усилителя 4), детектируют (с помощью детектора 6) и подают на регистрирующую аппаратуру 7. При этом для образцов с параллельными торцовыми гранями высоты эхо-импульсов будут спадать по экспоненциаль;ному закону с показателем степени равным полному поглощению гиперзвук за двойной проход. Ослабив дополнительно мощность каждого импульса за счет непараллельных торцов и зафиксировав номера N и N- двух соседних эхо-импульсов с минимальными амплитудами, находят несущуючастоту f .как

г -JV

t М «I

N.N

где / - калибровочный коэффициент.

Этот коэффициент определяется экспериментально путем калибровки с помощью радиоимпульсов с известной несущей частотой. Предположив, что амплитуда N-ro эхо-импульса равна нулю (т.е. N N - 1 и N2 N + 1), из формулы при N 7 1 следует: f 2K/N.

При этом относительная точность измерений равна:

40

30

20 + - 7 i f 4,8 2,4 1,6 1,2 1 0,7

f N,-fN2

Результаты расчета по этой формуле для некоторых значений N. (при N - N 1) представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет обеспечить практически любую точность измерения Основная трудность, которая встречается его реализации - большое затухание упругих волн в СВЧ-диапазоне. Однако для ее преодоления можно использовать охлаждение акустической линии задержки 4 до азотных или гелиевых температур и тем существенно снижать затухание.

Предлагаемый способ увеличивает рабочий диапазон частот на 1-2 порядка при сохранении высокой точности. Кроме того, он характеризуется простотой измерений (нет повышенных требований к квалификащга оператора), возможностью реализации на любой частоте СВЧ-диапазона и повышенной надежностью соответствующей аппаратуры.

Предлагаемый способ измерения может, найти широкое применение в радиоизмерительной технике, радиоастрономии и ряде других отраслей в науке и технике при обработке одиночных и редко повторяющихся кратковременных СВЧ-радиоимпульсов.

30D

1000

150

100

50 70

0,05 0,5 0,33 0,1

Амплитуда