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

Изобретение относится к технике СВЧ и может, найти применение в метрологии, измерительной технике и технике связи,

Известен калориметрический эталон 5 единицы моашости электромагнитных колебаний СВЧ-диапазона, состояш /; из аттестуемого и онорного приемных преобразователей, включенных в термисторный мост, стабилизатора раз- О кости температуры, моностата, насоса, генератора сигналов, воздействующих на опорный и приемный преобразователи, частотомера, усилителя напряжения, .комплекса нормальных элементов, 5 образцовых катушек сопротивления н потелидаометра постоянного тока у ,

Дцнако устройство имеет недостаточную точность измерений, обусловленную . погрешностью измерительных мостов, 20 нестабилы остью приемных преобразователей и уровня выходного сигнала измерительных генераторов.

Наиболее близким к и.зобретениго является эталон СВЧ-мощности, со- 25 держащий опорный генератор, регулятор мощности, согласованную нагрузку и первый и второй направленные ответвители /Л ,

Однако известный эталон СВЧ-мощ- 30 ности не обеспечивает задание е.диницы мощности с высокой точностью.

Цель изобретения - повьпяение точности задания единицы мощности.

Поставленная цель достигается тем535 что в эталон СВЧ-мощности; содержащкй опорный генератор, регулятор мощности, согласованную нагрузку и nep-i вый и второй направленные ответвители, введен сверхпроводящий резонатор с 40 двумя элементами связи и подвижной торцовой стенкой, при этом к одному из элементов.связи последовательно подключены смеситель, усилитель промежуточной частоты, модулятор, первый 45 направленный ответвитель, регулятор мощности, второй направленный ответ-витель, выход основного плеча которого нагружен на согласованную нагрузку, а выход вспомогательного плеча сое- §0 динен с вторым элементом связи, к выко,цу вспомогательного плеча первого направленного ответвиталя подключен фазовый детектор, опорный вход которого соединен с выходом опорногогене-55 ратора, а выход-с управляющим входом: регулятора мощности, при этом гете- родинньп вход смесителя и управляющий

вход модулятора подключены к другому выходу опорного генератора.

Причем -подвижная торцовая стенка сверхпроводящего резонатора вьтолнена сферической и обращена выпуклой сторой внутрь сверхпроводящего резонатора

На чертеже приведена структурная электрическая схема эталона СВЧ-мощности .

Эталон СВЧ-мощности содержит опорный генератор 1, регулятор 2 мощности и согласованную нагрузку 3 сверхпроводящий резонатор 4 с подвижной торцовой стенкой 5 и двумя элементами 6 и 7 связи, а также первый 8 и второй 9 смесители, первый 10 и второй 11 модуляторы, первый 12 и второй 13 Направленные ответвители, фазовый детектор 14, СВЧ фазовый детектор 15, кварцевый генератор 16, эталонньш резонатор 17 и первый 18 и второй 19 .усилители промежуточной частоты, при этом к элементу 6 связи подключены последов.ательно первый смеситель 8,.первый усилитель 18 промежуточ.ной частоты, первый 10 модулятор и первый 12 направленный ответвитель, выход основного плеча которого через последовательно соединенные регулятор 2 мощности и вспомогатепьное плечо второго направленного ответвителя 13 нагружен на согласованную нагрузку, а выход вспомогательного плеча соединен с элементом 7 связи, выход опорного генератора 1 соединен с гетер одинньп ш входами первого 8 и второго 9 смесителей и управляюрщми входами первого 10 и второго 11 модуляторов, выход кварцевого генератора 16 через фазовый детектор 14 подключен к управля ощему входу опорного генератора 1, выход второго смесителя 9 соединен с его входом через последовательно соединенные второй усили тель 19 промежуточной частоты, второй модулятор 11 и эталонный резонатор 17 к второму входу фазового детектора 14 подключен выход второго усилителя 19 промежуточной частоты, а выход эталонного резонатора 17 соединен с опорным входом СВЧ детектора 15, вход которого подсоединен к выходу вспомогательного плеча первого направленного ответвителя 12, а выход к. управляющему входу регулятора 2 мощности, а также сверхпроводящий соленонц. От опорного генератора 1. сигнал с частотой tj. поступает во второй смеситель 9 и второй модулятор 11, между которыми включен второй усили тель 19 промежуточной частоты. Если собственная эталонная частота этат лонного резонатора 17 отличается от частоты опорного генератора 1 на величину промежуточной частоты F на которую настроен второй усилител 19 промежуточной частоты, то устройство самовозбуждается, генерируя стабильную частоту f, , лежащую в полосе пропускания эталонного резонатора 17, при этом флуктуации частоты tp опорного генератора 1 пере носятся в флуктуации промежуточной частоты Р 5 что используется для фазовой автоподстройки частоты опор ного генератора 1 по кварцевому генератору 16 промежуточной частоты. Сигналы с второго усилителя 19 промежуточной частоты и кварцевого генератора 16 поступают на фазовый детектор 14, с выхода которого сигнал ошибки подается для автоподстройки частоты опорного генератора 1. В режиме синхронизации промежуточная частота F равна частоте .кварцевого генератора 16 и, следовательно, флуктуации частоты. Сигнал с частотой Ij. от опорного гене ратора 1 поступает на первый смеситель 8 и первый модулятор 10. Если на другой вход первого смесителя 8 поступает сигнал с частотойlj ij.i F где Р - частота, на которуто настроен второй усилитель 18, то в первом смесителе 8 появляется сигнал с частотой f , После усиления в первом усилителе 18 сигнал с частотой г поступает в первый модулят 10, где модулирует по амплитуде сигнал ip Спектр на выходе первог

модулятора 10 состоит из трех час-, j

.ff V F и .

тот: f

Одна

из боковых составляющих точно равна {„, однако ее амплитуда может во много раз превьщ1ать амплитуду сигнала ij поступающего в первый смеситель 8. Если соблюдается условие It iFslj- и условие баланса амплитуд система самовозбуждается и работает

Предлагаемьм эталон СВЧ-мощности позволяет повысить точность поддер- жаш1я СВЧ-мощности () благодаря использованию сверхпроводящего резонатора с подвшкной торцовой стенкой и генератора, вьтолненного на усилителе с переносом усиления на промажу точную частоту. 534 как измерительный генератор СВЧ колебанийСигналы с первого модулятора 10 и с эталонного резонатора, 17 посту. naioT на СВЧ фазовый детектор 15, Поскольку положение торцовой стенки 5 определяется равенством суммы пои- деррмоторной силы СВЧ-поля и вьггалкн- силы электромагнитного поля постоянного тока, циркулирующего . в соленоиде, силе тяжести Земпи, то при изменении амплитуды сигнала, поступающего с первого модулятора 10 через первый направленный ответвитель 12, регулятор 2 мощности, второй направленный ответвитель 13 и элемент 7 связи в сверхпрово- ДЯЦП1Й резонатор 4, изменяется положение подв гжн6й торцовой стенки 5, а следовательно,и частота. Изменение частоты приводит к появлению сигнала ошибки на .выходе СВЧ фазового детектора 15. Сигнал ошибки поступает ка регулятор 2 мощ- нести, которь й изменяет мощность, поступающую в сверх проводящяй резонатор 4 и нагрузку 3 до тех пор, пока подвижная торцовая стенка 5 не заГшет первоначальное положение и не выполнится условие i, «fj. Для точной регулировки вькодноЙ мощности сверхпроводящий резонатор 4 выполнен перестраиваемьм. В сверхпроводящем резонаторе 4 цилиндрической формы, возбужденном намоде HOO , поле на подвижной торцовой стенке 5 максимально на половине радиуса. Поэтому при выполнении подвижной торцовой стенки 5 в виде части сферы появляется составляющая пондеромоторной силы, направленная вдоль радиуса сверхпроводящего резонатора 4, т.е. происходит самоцент- ровка подвижной торцовой стенки 5.

) 1. ЭТАЛОН СВЧ-МОЩНОСТИ, содержащий опорный генератор, регулятор мощности, согласованную нагрузку и первый и второй направленные ответвители, отли.чающийся тем, что, с целью повышения точности задания единицы мощности, в него введен сверхпроводящий резонатор с двумя элементами связи и подвижной торцовой стенкой, при этом к одному из элементов связи последовательно подключены смеситель, усилитель промежуточной частоты, модулятор, первый направленный ответвитель, регулятор мощности и второй направленный ответвитель, вьсход основного плеча которого нагру-. жен на согласованную нагрузку, а выход вспомогательного плеча соединен с вторым элементом связи, к выходу вспомогательного плеча первого направленного ответвителя подключен фазовый детектор, опорный вход которого соединен с вьсходом опорного генератора, а выход - с управляющим входом регулятора мощности, при этом гетеродин- § ный вход смесителя и управляющий вход модулятора подключены к другому выходу опорного генератора. 2. Эталон СВЧ-МОЩНОСТИ по п.1, отличающийся тем, что подвижная торцовая стенка сверхпроводящего резонатора выполнена сферической и обращена вьшуклой стороной внутрь сверхпроводящего резонатора.