Измеритель СВЧ-мощности Советский патент 1984 года по МПК G01R21/04 

2. Измеритель по п. 1, о т л и чающийся тем,.что объем поглощающей жидкости составляет не менее 0,() и не более 1/3 объема стака;1а, где f - длина стакана;

d -диаметр центрального отверстия;

fv - толщина скин-слоя поглои1эющей жидкости.

3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что на дне стакана установлен конусный отражатель.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ СВЧ МОДНОС содержащий стакан с поглощающей ж костыо, размещенный перед излучающим концом волновода, и датчик температуры поглощающей жидкости, о тличающийся тем, что, с целью рас1Ш1рения динамического диапазона измеряе1 а к уровней мощности импульсного излучения в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн, стакан установлен о возможностью осевого вращения, открытый торец стакана закрыт пластиной, снабженной центральным отверстием, при этом излучающий конец волновода обращен через центральное отверстие к внутренней поверхности боковой стенки стакана.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для измерения мощности излучения мощных СВЧ-источников энергии, в частности мазеров на циклотронном резонансе.

Известен измеритель СВЧ-мощности, содержащий установленный внутри трак. та термочувствительньй элемент l}.

Однако данньй измеритель СВЧ-мощности не обеспечивает измерение СВЧ-мощности в бальщом динамическом диапазоне.

Наиболее близким к изобретению является измеритель СВЧ-мощности,

содержащий стакан с поглощающей жидкостью, размещенный перед излучающим концом волновода, и датчик температуры поглощающей жидко1сти 2}

Однако известный измеритель СВЧмощности имеет малый динамический диапазон измеряемых уровней мощности импульсного излучения в миллиметрово и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемых уровней мощности импульсного излучения в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Цель достигается тем, что в измерителе СВЧ-мощности, содержащем стакан с поглощающей жидкостью, размещенный перед излучающим концом волновода, и датчик температуры поглощающей жидкости, стакан установлен с возможностью осевого вращения, открытый торец стакана закрыт пластиной, снабженной центральньм отверстием, при этом излучающий конец волновода обращен через центральное отверстие к внутренней поверхности боковой стенки стакана.

При этом объем поглощающей жидкости составляет не менее 0,25 TThJCd+h) и не более 1/3 объем стакана, где - длина стакана,

d - диаметр центрального отверстия,

h - толщина скин-слоя поглощающей жидкости.

На дне стакана установлен конусный отражатель.

На чертеже представлена конструкция измерителя СВЧ-мощности.

Измеритель СВЧ-мощности содержит стакан 1 с поглощающей жидкостью 2, размещенный перед излучающим концом волновода 3, и датчик 4 температуры поглощающей жидкости 2. Стакан 1 установлен с возможностью осевого вращения с помощью электродвигателя 5, открытый торец стакана 1 закрыт пластиной 6, снабженной центральным отверстием 7, при этом излучающий конец волновода 3 обращзн через центральное отверстие 7 к внутренней поверхности боковой стенки стакана 1, а конусный отражатель 8 установлен на дне стакана 1.

Измеритель СВЧ-мощности работает следующим образом.

Вблизи боковой стенки стакана 1 расположен датчик 4 температуры термопара, закрепленная неподвиж но, например, на стойке 9. Излучающий торец волновода 3 либо введен в стакан 1 через центральное отверстие 7 в пластине 6, либо установлен в непосредственной близости к нему. Ось волновода 3 наклонена к оси стакана 1, в результате чего его излучающий торец обращен к боковой стенке.стакана 1. Угол наклона волновода 3, определяющий число переотражений излучения в стакане 1, выбирается в соответствии с толщиной скин-слоя поглощающей жидкости 2 так, чтобы вся энергия излучения в течение одного импульса после многократных переотраже ий поглощалась поглощающей жидкостью 2 (для воды достаточно 8-10 переотражений, что реализуется при угле 5; 30 ) . Поскольку точность измерений определяется объемом погл щающей жидкости 2, то для обеспечейия высокой точности целесообразно использовать поглощающую жидкость 2 объемом от 0,25Trht(d + h) до 1/3 объема стакана 1 ( - длина стакана 1). Нижний предел соответствует распределению поглощающей жидкости по боковой стенке стакана 1 толщиной 0,5 h что с учетом отра жения эквивалентно толщине, равной толщине скин-слоя, а верхний предел определяется чувствительностью известных датчиков 4 температуры и пр вьшение этой величийы приводит к снижению точности. В интервал времени, предшествующий моменту подачи в измеритель СВЧ-мощности импульсного излучения стакан 1 приводится во вращение электродвигателем 5 со скоростью не менее 2 7Г/ТГ (Т - длительность .импульсного излучения), в результате чего поглощающая жидкость 2 растекается по боковой стенке стак на 1. В уста.новившемся режима вся поглощающая жидкость 2 равномерно покрывает боковую стенку стакана 1 слоем, толщина которого определяет ся объемом поглощающей жидкости 2. Вытеканию поглощанхцей жидкости 2 и стакана 1 препятствует пластина 6. ПОСКОЛЬКУ стакан 1 и волновод 3 установлены под углом друг к другу, в момент подачи в измеритель СВЧ-моп1Ности импульсного излучения, оно падает на покрытую жидкостью боковую стенку стакана 1, переотражается на конусный отражатель 8, затем на стенку стакана 1, и т.д., отдавая поглощающей жидкости 2 свою энергию. В момент окончания импульса электродвигатель 5 останавливается поглощающая жидкость 2, перемешиваясь, ели- вается в низ стакана 1. Поскольку скорость вращения стакана 1 согласована с длительностью импульса, за время вся энергия излучения поглощается поглощающей жидкостью 2, По температуре поглощающей жидкости 2 до и после подачи импульсного излучения, измеренной датчиком 4 температуры, например термопарой,и по объему поглощающей жидкости 2 измеряют поглощенную энергию и, следовательно, СВЧ-мощность излучения. Таким образом, в предлагаемом измерителе СВЧ-мощности достигается увеличение эффективной поверхности поглощающей жидкости путем равномерного распределения ее по поверхности стакана при вращении последнего. Измеритель СВЧ-мощности применим для измерения любых мощностей, однако усложнение его конструкции по сравнению с известным оправдано при использовании его для измерения боль-ших мощностей, верхний предел измеряемых СВЧ-мощностей ограничен только свойствами используемой в качестве поглотителя Поглощающей жидкости. Высокая точность измерений обеспечивается за счет непосредственного измерения температуры поглощающей жидкости в стакане.