Измеритель проходящей мощности СВЧ Советский патент 1986 года по МПК G01R35/04 G01R21/00 

Изобретение предназначено для использования в измерительной техни СВЧ, в частности, для измерения про ходящей мощности СВЧ-колебаний. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя проходящей мощ ности СВЧ на фиг. 2 - структурная схема фазосдвигающей термокомпенсирующей цепочки, на фиг. 3 - зависимость диэлектрической проницаемос чувствительного элемента от темпера туры; на фиг. 4 - зависимость раз-. ности фаз сигналов, поступающих с зондов от частоты. Измеритель проходящей мощности СБЧ содержит волновод 1, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент 2, выполненньш из активного нелинейного диэлек трика, первый 3 и второй 4 зонды расположенные симметрично относительно чувствительного элемента 2 вдоль волновода 1, третий зонд 5, расположенный симметрично первому зонду 3 относительно второго зонда первый фазовый детектор6, первый и второй входы которого соединены с вторым зондом 4 непосредственно и первым зондом 3 через фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку 7, второй фазовый детектор 8, первый и второй входы которого соединены с вторым 4 и третьим 5 зондами. Выход второго фазового детектора 8 соединен через инвертор 9 с первы входами сумматора 10, второй вход к торого соединен с выходом первого ф зового детектора 6, а выход - с индикатором 11, проградуированным в единицах мощности. Фазосдвигающая термокомпенсирующая цепочка 7 состоит из отрезка волновода 12, в котором расположены поглощающая нагрузка 13, настроечный короткозамыкающий поршень 14, дополнительньй элемент 15 связи и чувствительный элемент 16, аналогич ный чувствительному элементу 2. Измеритель проходящей мощности работает следующим образом. СВЧ-энергия подается на вход вол новода 1, содержащего чувствительный элемент 2. Поскольку материал, из которого выполнен чувствительный элемент 2, имеет большие потери на СВЧ, разогрев чувствительного эле922мента 2 токами СВЧ пропорционален измеряемой проходящей мощности, так как величина диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2 изменяется пропорционально изменению температуры разогрева чувствительного элемента 2 (фиг.З). Это приводит к изменению фазы СВЧ-колебаний, проходящих через сечение волновода с чувствительным элементом 2, за которым расположен второй зонд 4 (фиг.4). Таким образом, на первьй фазовый детектор 6 поступают два сигнала от первого 3 и второго 4 зондов (до и после чувствительного элемента 2), разность фаз которых пропорциональна мощности и частоте проходящих через волновод 1 колебаний: +дЧ где р- коэффициент, учитывающий расстояние между первым 3 и вторым 4 зондами; f - частота колебаний; Л% фазовый сдвиг, обусловленный температурой зависимости диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2; ЛЧ - разность фаз сигналов, поступающих на первый фазовый детектор 6 от первого 3 и второго 4 зондов, напряжение на выходе первого фазового детектора 6 пропорционально проходящей через волновод 1 мощности (P,f)oi(u4,)o((p-Jfdt+u42), где Р - мощность колебаний; о( - коэффициент детектирования. На второй фазовьм детектор 8 поступают два сигнала от третьего зонда 5 и второго 4, разность фаз которых зависит только от частоты проходящих через волновод 1 колебаний:, напряжение на выходе второго фазового детектора 8, также зависит только от частоты проходящих колебаний (f)dL(uM)oC(pJfdt). Напряжение с выхода второго фазового детектора 8 через инвертор 9 поступает на первый вход сумматора 10. V.(f) где V - напряжение на выходе инвертора 9, а на второй вход сумматора 10 поступает напряжение с выхода первого фа3зового детектора 6, пропорционально проходящей через волновод 1 мощност ,(P,f)o(.(44) Еапряжение на выходе сумматора 1 (Р)°() oL( d4)-oC(A4)0((pJfdt+ ЛЧ) -OL() , зависит только от мощности проходящих через волновод 1 колебаний и поступает на индикатор 11, програду ированный в единицах мощности. Для устранения ошибки в показаниях прибора, за счет влияния на чувствительный элемент 2 начальной температуры и температуры окружающе среды, введена фазочувствительная термокомпенсирующая цепочка 7, дающая такой же по величине и по знаку фазовый сдвиг, как и чувствитель ный элемент 2, поскольку она содерж такой же по размерам и выполненньш из того же материала чувствительный элемент 16, как и чувствительный элемент 2 волновода 1. Тем самым уС 7раняется погрещность в измерениях ja счет влияния на чувствительный элемент 2 температуры- окружающей среды и обеспечивается высокая точность измерения мощности, В измерителе проходящей мощности за счет сложения в сумматоре 10 напряжения с выхода первого фазового детектора 6, которое зависит от величины измеряемой мощности и частоты колебаний, и инвертированного напря женин с выхода второго фазового дедектора 8, практически устранена ош ка измерения мощности. Разность фаз сигналов, поступающ на второй фазовый детектор 8 от тре тьего 5 и второго Д зондов, u4 p|fdt. При изменении частоты колебаний разность фаз сигналов, поступающих на второй фазовый детектор 8 UY р Jf (1+Sf) dt u4+S f-л Ч. Разность фаз сигналов, поступающих на первьш фазовый детектор 6 при изменении частоты, () + u42 fl4+Sfu4 +ЛЧа. Напряжение на выходе первого фазового детектора 6 Vcpi,,(P,f)o((AM5)o.(pJf(1+Sf)+ ЬЧ 92 Напряжение на выходе второго фазового детектора о T),,(n,) .(|f(l+(f)dt-t-u4,). Напряжение на выходе инвертора 9 V3 - 4pT,(f). Напряжение на выходе сумматора 10 Vj- ,(P,f)oL(u4+8fu4 +u4)-с(лЧч-с ЕдЦ.)о(ДЧ2, т.е. зависит от фазового сдвига, вызванного зависимостью диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2 от температуры, следовательно зависит только от мощности проходящих через волновод 1 колебаний. Таким образом практически устранена ошибка измерения мощности, возникающая при изменении частоты колебаний. Формула изобретения Измеритель проходящей мощности СВЧ, содержащий волновод, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент, выполненный из активного нелинейного диэлектрика, первый и второй зонды, установленные вдоль волновода, симметрично относительно чувствительного элемента, причем выход второго зонда непосредственно, а выход первого зонда через фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку подсоединены к первому и второму входам первого фазового детектора, и индикатор, о тличаюшийся тем, что, с повышения точности измерений, введены третий зонд, расположенный симметрично первому зонду относительно второго зонда, и последовательно соединенные второй фазовый детектор, инвертор и сумматор, выход которого соединен с индикатором, причем выход третьего зонда соединен с первым входом второго фазового детектора, второй 1вход которого соединен с входом второго зонда, а выход первого фазового детектора соединен с вторым входом сумматора, выход второго зонда подсоединен к второму входу второго фазового детектора. 7 /2 Фг/г.2

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Измеритель содержит волновод 1, чувствительньй элемент 2, вьшолнеиньй из активного нелинейного диэлектрика, три зонда 3,4 и 5, два фтзовых детектора (ФД) 6 и 8, фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку (ФТЦ) 7, инвертор 9, сумматор 10 и индикатор 11. Цель достигается введением зонда 5, ФД 8, инвертор-а 9 и сумматора 10, с помощью которых устраняется ошибка измерения мощности, возникаюпдая при изменении частоты колебаний. Это осуществляется путем сложения в сумматоре 10 инвертированного напряжения с выхода i ФД 8 и напряжения с выхода ФД 6, которое зависит от величины измеря(Л емой мощности и частоты колебаний, Дан пример выполнения ФТЦ 7. 4 ил.

Фиг Л