Способ контроля распределения поверхностного сопротивления СВЧ-поглотителя и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R27/04 

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к способам бесконтактного радиометрического контроля высокочастотных и электрофизических параметров пленочных внутри- .ламповых поглотителей СВЧ--энергии в спиральных ЛБВ, выполненных в виде диэлектрических стержней с нанесенным на них слоем поглощающего материала.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение пределов измеряемых параметров.

На фнг„1 приведена схема устройства контроля распределения поверхностного сопротивления СВЧ-поглотителя| на фиг.2 - схема объемного резонатора; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг.25 на фиг.4 - зависимость резонансного сопротивления резонатора от поверхностного сопротивления СВЧ-пог- лотителЯо

Устройство контроля распределения поверхностного сопротивления СБЧ-пог- лотителя содержит объемный резонатор 1, измерительные каналы 2, окно 3 связи, источник 4 СВЧ-энергии, измеритель , включающий направленные ответ вители 5 и 6 падающей и отраженной BOHHs автоматический измеритель 7 коэффициента стоячей волны (КСВ), ре- .гистратор 8. Резонатор 1 содержит два отрезка 9 и 10 прямоугольного волновода, отличающиеся своими высотами b и b 5 и соединяющий их Е-сек- ториальньн рупор 11, при этом отрезок 9 прямоугольного волноводе является короткозамкнутымо

Измерительные каналы 2 выполнены высотой Ь 1 мм, определяющей разрешающую способность способа. Каналы 2 расположены непосредственно у корот- козамыкающей стенки 12 резонатора 1

Величина резонансного сопротивления резонатора 1 Ерд(х) при различных положениях (х) поглотителя 13 в его измерительном канале 2 определяется по частотной зависимости Zp(f) в точке, соответствующей минимальному значению КСВ на экране автоматического измерителя 7. Зависимость R д(х) регистрируется на регистраторе 8. При перемещении поглотителя 13 в измерительном канале 2 с помощью толкателя 14, связанного зубчатой передачей с переменным резистором 15, вьфабатыва ется напряжение U, пропорциональное величине перемещения х поглотителя 13, Напряжение U обеспечивает горизонтальное смещение пера самописца. 35 в режиме свипирования частоты и пере мещения поглотителя 13 в резонаторе 1 перо самописца описьшает огибаюитую частотных зависимостей Zp(f), .что характеризует зависимость резонансно го сопротивления R р резонатора 1 от положения в нем поглотителя 13.

Анализ показыва(нт, что значение; резонанс того сопротивления резонатор 1 при пр эчих равньс: условиях опреде40

таким образом, что канал 2 находится 45 ляется в гличиной поверхностного сопв области максимального электричесротивлен: я поглощающей пленки, нанесенной н.а поверхность диэлектрического стерж::-1я, геометрией стержня, а также от: осительной величиной 50 рическог(Э поля в измерительном зазор резонато эа К На фиг.З приведены зависимости резонансного сопротивления резонато эа R по от значения поверхнокого поля 5 канал 2

в области минимального электрического поля, а

т 1г-канал / в ооласти промежуточной величины электрического поля резонатора 1„ Контролируемый СВЧ-поглоти- телъ 13 устанавливается в однем из каналов 2 таким образом, что его поверхность; контактирующая со спираротивлен: я поглощающей пленки, нанесенной н.а поверхность диэлектрическо го стерж::-1я, геометрией стержня, а также от: осительной величиной 50 рическог(Э поля в измерительном зазор резонато эа К На фиг.З приведены зависимости резонансного сопротивления резонато эа R по от значения поверхностного сопротивления Rg поглощающей лью, т.е. спиральной замедляющей сие- 55 пленки, эасположенной на диэлектри- темы в лампе бегущей волны (ЛБВ), ческом стержне.

обращена в полость резонатора 1, а

соответствующая поверхность, приле- j :- L 34 4l -- гающая к оболочке ЛЕВ, располагается ёо Ч ёл

у короткоза1 1ыкающей стенки 12 измери-, тельного канала 2.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Производят автоматическое измерение амплитуды падающей и отраженной волн с помощью автоматического измерителя 7. После стандартной обработки этих величин определяют частотную зависимость величины КСВ (f) в измерительном волноводе.

КСВ()

Zp(f)

где Zp(f) - импеданс резонатора;

Wo - волновое сопротивление волновода.

Величина резонансного сопротивления резонатора 1 Ерд(х) при различных положениях (х) поглотителя 13 в его измерительном канале 2 определяется по частотной зависимости Zp(f) в точке, соответствующей минимальному значению КСВ на экране автоматического измерителя 7. Зависимость R д(х) регистрируется на регистраторе 8. При перемещении поглотителя 13 в измерительном канале 2 с помощью толкателя 14, связанного зубчатой передачей с переменным резистором 15, вьфабатыва- ется напряжение U, пропорциональное величине перемещения х поглотителя 13, Напряжение U обеспечивает горизонтальное смещение пера самописца. в режиме свипирования частоты и перемещения поглотителя 13 в резонаторе 1 перо самописца описьшает огибаюитую частотных зависимостей Zp(f), .что характеризует зависимость резонансного сопротивления R р резонатора 1 от положения в нем поглотителя 13.

Анализ показыва(нт, что значение; резонанс того сопротивления резонатора. 1 при пр эчих равньс: условиях опреде

ляется в гличиной поверхностного сопротивлен: я поглощающей пленки, нанесенной н.а поверхность диэлектрического стерж::-1я, геометрией стержня, а также от: осительной величиной 50 рическог(Э поля в измерительном зазоре резонато эа К На фиг.З приведены зависимости резонансного сопротивления резонато эа R по от значения поверхностного сопротивления Rg поглощающей 55 пленки, эасположенной на диэлектри- ческом стержне.

где 6 проводимость материала поглощающей пленки в диапазоне чаемстот измерений, -;

(/ - глубина скин-слоя в материале поглощающего слоя, MMJ

А - длина волны, мм. Зависимости а,б,в на фиг.З соответствуют максимальной, промежуточной и минимальной связи измеряемого пог- лотителя с СВЧ-полем резонатора. Как видно из фиг.З, при-дискретном изменении связи оказывается возможным производить измерения поверхностного

сопротивления поглотителя в диапазоне 15 рения пределов измеряемых параметров.

R. - Кч э э«ии

Этот диапазон измерений величины Rg существенно превьщ1ает реализуемый при фиксированной связи.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа и устройства для его осуществления обеспечивается измерение, регистрация и запись .на самописце зависимости резонансного сопротивления резонатора R рр от положения X поглотителя в резонаторе, т.е. Rp(j(x), тем самым определяется зависимость RS(X).

Зависимость Rpgf(Rg)

для данного

.резонатора и данного диапазона частот определяется экспериментально путем введения в резонатор диэлектрических стержней с различными по значению Kg на поверхности которых по длине нане- сены равномерные по толщине пленки поглощающего.слоя.

Чувствительность предлагаемого способа может быть существенно (на несколько порядков) увеличена применением мостовых (балансных) схем измерений. В этом случае измеряется не величина резонансного сопротивления, а изменение величины резонансного сопротивления при введении в резонатор диэлектрического стержня, либо поглотителя. Такое балансное устройство может быть использовано для входного контроля диэлектрическрпс

стержней, используемых для создания распределенных поглотителей ЛЕВ.

Формула изобретения

1. Способ контроля распределения поверхностного сопротивления СВЧ-пог- лотителя, заключающийся в перемещении контролируемого СВЧ-поглотителя в измерительном канале объемного резонатора вдоль силовых линий электрической составляющей СВЧ-поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расши0

5

0

0

в качестве объемного резонатора используют отрезок линии передачи с ак- сиально-несимметриуной структурой электрического поля в измерительном канале, перестраивают объемньй резонатор вблизи его резонансной частоты, регистрируя частотную зависимость резонансного сопротивления объемного резонатора и по минимальному значению частотной зависимости определяют искомый параметр на соответствующем участке СВЧ-поглотителя .

2. Устройство контроля распределения поверхностного сопротивления СВЧ- поглотителя, содержащее объемньй резонатор с измерительным каналом и окно связи с источником СВЧ-энергии и измерителем, отличающееся тем, что объемньй резонатор выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода с рабочим типом .колебаний волны Е10Т, в одном из торцов которого выполнено окно связи, а к другому подсоединены последовательно соединенные Е-секториальный рупор и короткозамкнутьй отрезок волновода уменьшенного сечения, в широких стенках и перпендикулярно к ним которого у короткозамкнутого конца выполнен сквозной канал для введения контролируемого СВЧ-поглотителя, при этом длина Е-секториального рупора составляет .(2п-1)л/4, а длина - (1-5)Д, 0 где ,2, Л - длина рабочей волны.

5

S 11 10 Фие.2

Фиг.З

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение пределов измеряемых параметров. Для осуществления способа контроля используется .устр-во, содержащее объемный резонатор 1, измерительные каналы 2, окно 3 связи, источник 4 СВЧ-энер- гии, измеритель, состоящий из направленных ответвителей 5 и 6 падающей и отраженной волн, автоматический измеритель 7 коэффициента стоячей волны, регистратор 8 с самописцем, контролируемый СВЧ-поглотитель 13, толкатель 14 и переменный резистор 15. При использовании данного способа и осуществляющего его устр-ва обеспечивается измерение, регистрация и запись на самописце зависимости резонансного сопротивления резонатора 1 от положения поглотителя 13 в резонаторе 1. Зависимость резонансного сопротивления резонатора 1 от поверхностного сопротивления поглотителя 13 для данного резонатора 1 и заданного диапазона частот определяется экспериментально путем введения в резонатор 1 диэлектрических стержней с различными по значению поверхностными сопротивлениями, на поверхности которых вдоль длины этих стержней нанесены равно- мерные по толщине пленки поглощающего слоя. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. W /. А (Л со ел СП СО 4: ГО ж W Pui.t

RMUH

Составитель Р.Кузнецова Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 5791/41Тираж 730Подписное

ВНИИТ1И Государственного комитета ССС

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

KfiOKC

us.