Устройство для измерения элементов матрицы рассеяния волноводного четырехполюсника Советский патент 1990 года по МПК G01R29/08 

СВЧ-11 ) и можрт nrjiojti.3otiaTb- г.я для характеристик яолиоподных че- тырехполргкикор, Hanpi MOp учлоп и эя ментоп ускорителей ярижениых члс- тиц.

Цель изобретения - рясширемие класса исследуемых волнпнодяык чгтырехполюсников за счет обеспечения из- Q ля в месте расположения возмушакицего церенил элементов матрицы расс яния тела

полноводных четырехполюорчков с любым 7 - -- --г;-- - (О типом pacnpocTpc iHfijoniirxcn волн.

На чертеже приледеиа структурная

t.f -

оJ

где f - резонансная частота объемо

ноге резонатора без возмущающего

ноге резонатора без возмущающего теэлектр1гческяя схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения ri ifMeHToH 1атри1Ц)1 рассеяния волиоподного четы.ехполюсника содержит первый од народ- . „ электромагнитный волновод 1, .ССЛаду.:.-(ЬТЙ ЛОЛНОВОД- jn ЯИРПГИЯ . ЯЯПЯГРНИРЯ Р nfi-KPM nM

иьтй четырехполюсник 2, первый эакорэ- чиваюицгй пориюнь 3, первый указатель /4 положе и1я, второй одр)ородный волновод 5, высокочастотньгй генератор 6,

ла; Af - сдвиг резонансной частоты, вносимый возмущающим телом; Е, Н - амплитуды электрического и магнитного полей в месте расположения возмущающего тела; V/ - полная злектромагн ная энергия, запасенная в объемном резонаторе.

При соответствующем выборе возмущающего тела 13 можно обеспечить условие а 0 либо b 0, т.е. измег рение амплитуды только электрического, либо только магнитного поля, и его распределение снимается по сдвигу резонансной частоты резонатора. В объемном резонаторе при перемещен т

частотомер 7, индикатор 8, элемент 9 связи, зонд 10, второй 4aKopa4traaiornm поршень 11, второй указатель 12 положения, возмущающее тело 53 узел перемещении возмущающего тела 13,. третш указатель 5 положения.

Устройство работает следуюгпим образом .

Высокочастотный генератор 6 с помощью частотомера 7 нлстр гинается на рабочую частоту, npic оторой должны быть определень зг емгн; ь| матршда рассеяния. Исследуегплй ролноводный четырехполюсник 2, } и второй 5 однородные полноподы п иеррый 3 и рторой 11 3 чкорач шагс дм.с поршни образуют розана гор, которь й подключе к пысокочастотному генератору 6 и 11нл, 8 через элемент 9 связи. При в1.1педе Гг и позм тцающетю тела 13 объемчы резон тор возбуждается от высокочастотного генератора 6 на рабочей частоте. Для этого фиксируется исходное положение поршня 3 и с помощью пе.ремещен51я зояла 10 дос- шгаеося максимум показант|й на индикаторе 8, что соответствует резонансу на рабо гей частоте. Кроме того, настройка элемента 9 связи с высокочастотным генератором 6 обеспечивает возбуждение . резонатора на заданном тиле колебанш. С помощью первого / и второго 12 указателей положения, определяется положение . Затем на входе вопчовоаного четьтехполюсження. Это делается с помогаью измерения распределения поля во втором однородном нолноводе 5 методом резонансных возмущений. В соотвествии с теоремой резонансных возмущений резонансная частота изменяется пропорционально квадрату напряженности поQ ля в месте расположения возмушакицего тела

7 - -- --г;-- - (О

5

t.f -

оJ

где f - резонансная частота объемо

ноге резонатора без возмущающего те . „ электромагнитn ЯИРПГИЯ . ЯЯПЯГРНИРЯ Р nfi-KPM nM

ла; Af - сдвиг резонансной частоты, вносимый возмущающим телом; Е, Н - амплитуды электрического и магнитного полей в месте расположения возмущающего тела; V/ - полная злектромагн ная энергия, запасенная в объемном резонаторе.

При соответствующем выборе возмущающего тела 13 можно обеспечить ус25

ловие а 0 либо b 0, т.е. измег рение амплитуды только электрического, либо только магнитного поля, и его распределение снимается по сдвигу резонансной частоты резонатора. В объемном резонаторе при перемещен т

30 возмущающего тела 13 на входе волно- водного четырехполюсника 2 yci-знавли- ваотся стоячая волна с периодом, рав- половине длины волны в Болноводе 5 на заданном типе колебаний. При

35 этом отношение максимума к минимуму в стоячей волне равно коэффициенту стоячей Волны р от входа волноводно- го четырехполюсника 2 с учетом отражений, вносимых поршнем 3. Измерив

10 распределение поля вдоль волновода 5 методом резонансньтх возмущений, определяют макс 1мальный л . и миниHOt мальный , сдвиги резонансной частоты, которые соответствуют макси- 5 муму и минимуму стоячей волны. С учетом (1) получаем

9 J------(2)

«ИИ

Из выражения (2) определяется модуль коэффициента отражения на входе волноводного четьфехполюсника 2)Г„1, а фаза фиксируется с помощью положения возмущающего тела 13. После проведения измерений при исходном поло- же1гии закорачивающего поршня 3 он передвигается на Л, /8 (А, - длина ваяны в волноводе ), ас помощью перемещения поршня 11 вновь обеспечива50

55

П 4/ От8

ется резонанс на заданной частоте. закорачииаюший поршень, снабженный После этого вновь проводятся иямере- первым указателем положения, элемент ния модуля и фазы коэффициента отра- связи, соединенный с высокочастотным жения. Затем аналогн шые измерения генератором и частотомером, последо- осуществляются после перемещения за- вптсльно соединенные зонд, детектор корачивающего поршня 3 на 2Д,/8, и возмуп|ающее тело, узел перемещения , Д,/2 от исходного положения. возмущающего тела, снабженный вторым

Полученные значения модуля и фазы указателем положения, причем выход коэффициента отражения наносятся на Q первого однородног о волновода и вход .|Круговую диаграмму сопротивлений и с второго однородного волновода явля- ломощью геометрических построений оп- ются соответственно выходом и входом редепяются элементы матриць рассея- для подсоедччрьил входа и выхода ис- ния четырехполюсника S , S , Sj, . следуемого волноводного четырез олюс- Если исследуеьлгй волноводный четырех- ника, отличающееся тем, |полюсник 2 не имеет потерь, то доста- то, с целью расширения класса иссле- очно снять зависимость положения волноводных четырехполюсников второго поршня 11 от положения перао- за счет обеспечения измерения элемен- го поршня 3 (метод S-криво), из ко- тов матрицы рассеяния волноводных торой определяются элементы матрицы jn четырехполюсников с любым типом рас- рассеяния.пространяюсцихся волн, в первом однородном волноводе размещен второй за-/ Формула изобретения . корачивагощий поршень, снабженный

Iтретьим указателем положений, а элеУстройство для измерения элементов 25 мент связи и зонд размещены во втором матрицы рассеяния волноводного четы- закорачивающем поршне, прн этом воэ- рехполюсника, включающее первый одно- мущающее тело установлено с воэмож- родный волновод, второй однородный ностью перемещения в первом и втором волновод, в котором размещен первый однородных волноводах.

Изобретение относится к технике СВЧ-измерения. Цель изобретения - расширение класса исследуеьвлх волно- водных четырехполюсников (ВЧП) за счет обеспечения измерения эл-тов матрицы рассеяния ВЧП с любым типом распространяющихся волн. Устр-во содержит однородные волноводы 1 и 5, It ГП 5 -40 исследуемый ВЧП 2, закорачивающие поршни (ЗП) 3 и 11, указатели 4, 12 и 15 положения, высокочастотный г-р 6, частотомер 7, индикатор 8, эл-т связи 9, зонд 10 и узел перемещения 14 возмущающего тела 13. С помощью перемещения ЗП 11 обеспечивается резонанс на заданной частоте, после чего производятся измерения модуля и фазы коэффициента отражения. Затем аналогичные измерения осуществляются после перемещения ЗП 3. Полученные значения модуля и фазы коэффициента отражения наносятся на круговую диаграмму сопротивлений и с помощью геометрических построений определяются эл-ты матрицы рассеяния ВЧП 2. Если ВЧП 2 це имеет потерь, то достаточно снять зависимость положения ЗП 11 от положения ЗП 3, из которой определяются эл-ты матрицы рассеяния. Цель достигается введением ЗП 11, снабженного указателем 15. 1 ил. г kn со 4 О сл 00