Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения волны в волноводе Советский патент 1988 года по МПК G01R27/06 

-g|

.i-H

iK

СА:

00 00

00

О5

Изобретение относится к измерениям на СВЧ электромагн. параметров волноводных трактов. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния собственных отражений фазовращателя. Устр-во, содержит г-р, ответвитель мощности, индикатор мощности, фазовращатель, исследуемую нагрузку. Фазовращатель выполнен в виде неподвижных отрезков 6и 7 волновода (НОВ), соединенных подвижным переходом (ПП) 8. НОВ 6 и 7установлены на некотором расстоянии др. от друга так, что их оси параллельны. Концы ПП 8 выполнены в виде тонкостенных регуляторных волноводов, скользящих в НОВ 6 и 7 без значительного зазора. Поперечное сечение НОВ 7 должно совпадать с сечением волновода на входе исследуемой нагрузки. Размеры поперечного сечения НОВ 6 выбираются такими, чтобы на частоте измерений выполнялось условие 71,/ (2N + 1)/(2N - 1), где N - целое число, X длины волн в НОВ 6 и 7. Представление о зависимости величины Л, /Т от N дает табл. 2 ил. 1 табл. I сл

От отВетбителй

Риг.2

навру3f e

Изобретение относится к измерениям на сверхвысоких частотах электромагнитных параметров волноводных трактов, а именно комплекеньк коэффици- ентов отражения волн разных типов от неоднородностей в волноводах.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния собственных отра- жений фазовращателя.,

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения комплексного коэффициента отражения волны в волноводеj на фиг. 2 - конструкция фазовращателя.

Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения волны в волноводе содержит генератор 1, от- ветвитель 2 мощности, индикатор 3 мощности, фазовращатель 4, исследуемая нагрузка 5, а также первый и второй неподвижные отрезки 6 и 7 волновода, подвижный переход 8.

Устройство для намерения комплексного коэффициента отражения волны в волноводе работает следующим образом Первый и второй неподвижные отрезки 6 и 7 волновода неодинаковьЕх ре- гулярных волноводов установлены неподвижно на некотором расстоянии друг от друга и так,, что их оси параллельны. Первый и второй неподвижные отрезки 6 и 7 волновода соединены непрерывным подвижным переходом 8, концы которого выполнены в виде тонкостенных регулярных волноводов, скользящих в первом и втором неподвижных отрезках 6 и 7 волноводов без значительного зазора.

Диффер енциальный фазовый сдвиг ср , вносимый фазовращателем,создается перемещением подвижного перехода 8. При этом изменяются длины используемых участков первого и второго неподвижных отрезков 6 и 7 волновода, которым соответствуют разные длины волны. В результате при неизменной геометрической длине фазовращателя (расстояние между граничньЕми сечениями I и II (фиг. 2) его электрическая длина изменяется. Если Л,,, - длины волн в первом и втором неподвиж

N

.....J.....

A.y-A 3,00 1,66 1,40 1,28 1,,22 1,18 1,15 1,13 1,12 1,10

ных отрезках 6 и 7 волноводов, кото рым соответствуют постоянные распро- 2п , странения Х,,, -- (потери в волно,г

водах не учитываются ввиду незначительности) , то комплексный коэффициент передачи фазовращателя S,, равен

S, )

где Т - комплексньй коэффициент передачи перехода. Таким образом

4- (ггг- у.)1.

Далее, если Г

(2)

г комплексные

коэффициенты отражения в граничных сечениях перехода (сечения III и IV (фиг. 2), то комплексные коэффициенты отражения от входов фазовращателя

п

- ,

(3)

е

-2У.Е

S,e

Т.е.

Ф, 2y,lj t 2у,1.

(4)

Поперечное сечение второго неподвижного отрезка 7 волновода должно совпадать с сечением волновода на входе последуемой нагрузки, и следовательно, определяется последней. Размеры поперечного сечения первого неподвижного отрезка 6 волновода выбираются такими, чтобы на частоте измерений выполнялось условие

ll

2N + 1 2N - 1

(5)

где S:, - целое число.

Связь между длиной волны в волноводе и размерами поперечного сечения распространенных форм (прямоугольник, квадрат, круг) дается общеизвестными формулами.

Зависимость величины Л,/ N следующая:

10

Значение N может быть взято люйьм Однако, с ростом N, т.е. с уменьшением различия между первым и вторым неподвижными отрезками 6 и 7 волноводов, а следовательно, уменьшением разности J - у, увеличинается расстояние, на которое нужно переместить подвижный переход 8 фазовращателя 4 для получения нужного фазового сдвига. Это требует увеличения длины фазовращателя.

При уменьшении N, т.е. при увеличении различия между первым и вторым неподвижными отрезками 6 и 7 волно- ,водов перемещение подвижного перехо- да 8 уменьшается, но возрастает длина самого подвижного перехода 8, при которой отражение от него становится достаточно малым, что также ведет к .увеличению габаритов фазовращателя.

Наиболее приемлемыми оказываются приблизительно N 4-7.

После выполнения условия (5) получаем

с,- (х- -V )1 - 2У.1 , 2М . Чт S) 2К-1 2N41 . -

tf, -2,1 -(2N-1)q.,- 4, 2,1 (2N-fl)c|.

т.е. приращения фаз коэффициентов от ражения от входов фазовращателя, кратны дифференциальному фазовому сдвигу, причем коэффициенты,кратнос- ти являются нечетньп 1и числами.

Таким образом, предлагаемая конструкция фазовращателя обеспечивает получение дифференциального фазового сдвига при уменьшении влияния собственных отражений на результат измерения Г. Исключается перемещение-исследуемой нагрузки. Предлагаемое решение может быть применено для измерения комплексных коэффициентов отражения как в одномодовых, так ив многомодовых волноводах. В первом

случае при использовании готовых от- ветвителей мощности различие поперечных сечений волноводов на входах фа- зо вращателя должно создаваться искусственно, например сужением волно- водного тракта перед фазовращателем. Во втором случае указанное различие обеспечивается выбором сечения волно- вода для нестандартного ответвителя мощности, подлежащего разработке.

Формула изобретения

Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения волны в волноводе, включающее последовательно соединенные генератор, ответви- тель мощности, фазовращатель, выход

Q которого является выходом для подключения исследуемой нагрузки, и индикатор мощности, подключенный к ответвляющему плечу ответвителя мощности, отличающееся тем,

5 что, с целью повьш1ения точности измерений за счет уменьшения влияния собственных отражений фазовращателя, фазовращатель выполнен в виде первого и второго неподвижных отрезков

п волновода, соединенных подвижным переходом, причем отношение размеров в первом неподвижном переходе (а,) к второму неподвижному переходу (а) на рабочей частоте, выбирается из уело виут

5

AL 2N+1 % 2N-1

где N - целое число;

а - размер широкой стенки для неподвижного прямоугольного волновода;

а - размер радиуса для неподвиж- ного круглого волновода-,

.I Aj- длины волн в первом и втором, неподвижных отрезков волноводов .