Пондеромоторный измеритель энергии одиночного импульса СВЧ мощности Советский патент 1985 года по МПК G01R21/01 

о с :о 1 Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться для измерения энергии одиночных радиоимпульсо СВЧ. Известен пондеромоторньй измеритель энергии одиночных импульсов СВЧ, Содержащий ваттметр крутильног типа, в котором мерой измерения эне гии одиночных импульсов СВЧ является угол первого максимального откло нения подвесной системы ваттметра И Недостатком известного измерителя- является большое время измерения энергии одиночных импульсов, равное времени первого максимального отклонения подвесной системы. Наиболее близким к данному изобретению является пондеромоторньй измеритель энергии одиночного импул на СВЧ-мощности, содержащий волновод, в котором размещен чувствитель ный элемент, закрепленный на диэлек рическом стержне, проходящем через противоположные стенки волновода, а также рамку, закрепленную на диэлактрическрм стержне вне волновода и установленную между полюсами магнитной системы, усилитель, измеритель тока и датчик угла поворота диэлектрического стержня 2 . Однако известный пондеромоторньй измеритель энергии одиночных, импуль сов СВЧ имеет низкую точность измерений, так как требует участия опер тора. Цель изобретения - повьщение точ ности изме;рений. Для достижения цели в пондеромоторный измеритель энергии одиночног импульса СВЧ-мощности, содержащий волновод, в котором размещен чувствительньй элемент, закрепленный на диэлектрическом стержне, проходя щем через противоположные стенки волновода, а также рамку, закреплен ную на диэлектрическом стержне вне волновода и установленную между полюсами магнитной системы, усилитель измеритель тока и датчик угла поворота диэлектрического стержня, введ ны амплитудно-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, при этом к выходным зажимам рамки поспедовательно подсоединены усилитель, амплитудно-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, а измеритель 9 тока включен на выходе датчика угла поворота диэлектрического стержня. На чертеже приведена структурная электрическая схема пондеромоторного измерителя энергии одиночных мпульсов СВЧ. Пондеромоторньй измеритель энергии одиночного импульса СВЧ-мощности, содержит волновод 1, в котором размещен чувствительньй элемент 2, закрепленньй на диэлектрическом стержне 3, проходящем через противоположные стенки волновода 1, а таже рамку А, закрепленную на диэлектрическом стержне 3 вне волновода 1 и установленную между полюсами магнитной системы 5, усилитель 6, измеритель тока 7 и датчик 8 угла поворота диэлектрического стержня 3, амплитудно-цифровой преобразователь 9 и цифровой индикатор 10, при этом к выходным зажимам рамки 4 последовательно подсоединены усилитель 6, амплитудно-цифровой преобразователь 9 и цифровой индикатор 10, и измеритель .тока 7 включен на выко.-г де датчика 8 угла поворота диэлектрического стержня 3, датчик 8 состоит из осветителя 11, зеркальца 12,j закрепленного на диэлектрическом стержне 3, и дифференциальных фотосопротивлений 13 и 14 и источников ,питания 15 и 16, диэлектрический -. стержень -3 закреплен на растяжках 17, находящихся в натянутом состоянии при помощи пружин 18. Пондеромоторньй измеритель энергии одиночного импульса СВЧ-мощностн работает следующим образом. При воздействии на чувствительный элемент 2 одиночного импульса СВЧмощности P(t) диэлектрический стержень 3 приходит в движение и совершает колебания. Начальная скорость движения по окончании действия импульса P(t), являющаяся ее максимальной скоростью, равна 3«i ,,КеЧ J-M №---«-, -t;, KjH где P(t)dt энергия импульса 0 - - собственная круго° вая частота ди- i электрического стержня 3. В предлагаемом устройстве мерой энергии одиночного импульса СВЧ служит указанная максимальная скорость. Измерение максимальной скорости дви жения производится в результате опр деления максимальной электродвижуще силы Едд, наводимой в 4 в per зультате ее вращения в постоянном магнитном поле магнитной системы 5, согласно закону электромагнитной ин дукции . где В - магнитная индукция (в любой точке рабочей части воздушного зазора магнитной сие-, темы 5;, B cpnst); S - площадь катушки; п - число витков обмотки рамки. Коэффициент К BSр можно определить в результате калибровки, воспользовавшись выражением, где IK - ток в обмотке рамки 4, подаваемый при калибровке uf к - угол отклонения рамки 4 от нулевого положения при действии на нее тока 1. Таким образом, после воздействия одиночного импульса в результате движения рамки 4в поле магнитной системы 5 в ней наводится электродвижзпцая сила, пропорциональная окорости движения. При этом величина энергии импульса определяется через величину максимальной электродвижущей силы Е, наведенной в рамке 4, по формуле .К.-сЛо т / .Сигнал, пропорциональньй энергии импульса, снимается с выводов рамки и через усилитель 6 подается на амшштудно-цифровой преобразователь 9. Входное сопротивление усилителя 6 выбирается достаточно большим чтобы ;протекающий по нему ток не вызывал торможения рамки 4 вследствие явлени 69 , . 4 самоиндукции. Амплитудно-цифровой преобразователь 9 осуществляет преобразование максимального напряжений с выхода усилителя 6 в цифровой код; Индикация последнего производится на цифровом индикаторе 10. Измеритель тока 7 совместно с датчиком 8, осветителем 11 и зеркальцем 12 служат для установления подвесной системы пондеромоторного измерителя энергии одиночного импульса в начальное положение. Таким образом, уравнение измере- нйя предлагаемого пондеромоторного измерителя энергии одиночного импульса выражается следующей формулой w -Ak . где К и Kj - коэффициенты передачи усилителя 6 и амплитудно-цифрового преобразователя 9, определяемые экспериментально в процессе калибровки;А - показания цифрового индикатора 10. Время измерения предлагаемым устройством равно сумме длительности импульса P(t) и времени преобразования амплитудно-цифрового преоб1)азователя 9; последнее составляет, единицы микросекунд (например, время преобразования АЦП типа Ф7077/2 составляет 3 мс), поэтому при измерении энергии импульсов с длительностями, на порядок большими времени преобразования, его при расчете времени измерения пондеромоторногч) измерителя энергии можно не учитьгвать. При повьш1енйи быстродействия появляется возможность автоматизировать процесс измерения энергии одиночных импульсов, что приводит JC повышению точности измерения.

/1.

N

18

W

6

j г

ПОНДЕРОМОТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ОДИНОЧНОГО ИМПУЛЬСА СВЧ-МОЩНОСТИ, содержащий волновод, в котором размещен чувствительный элемент, закрепленный на диэлектрическом стержне, проходящем через противоположные стенки волновода, а также рамку, закрепленную на диэлектрическом стержне вне волновода и установленную между полюсами магнитной сие-темы, усилитель, измеритель тока и датчик угла поворота диэлектрического стержня, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены амплитудноцифровой преобразователь и цифровой индикатор, при этом к выходным зажимам рамки последовательно подсоедине:ны усилитель, амплитудно-цифровой i преобразователь и цифровой индикатор,, а измеритель тока включен на выходе (Л ;датчика угла поворота диэлектрического стержня.

4