Измеритель проходящей мощности СВЧ Советский патент 1989 года по МПК G01R21/04 

СП

со

4

00

31500948

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ и может быть ис- пользо.вано для измерения проходящей мощности СВЧ-колебаний.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже представлена структур- , ная схема предлагаемого измерителя проходящей мощности СВЧ.

Измеритель проходящей мощности СВЧ состоит из отрезка волновода (СВЧ-фидера) 1, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент 2 в виде тонкой 5 пластины или пленки, выполненной из активного нелинейного диэлектрика, типа ВК-7, первого и второго зондов 3 и 4, установленных вдоль отрезка волновода симметрично относительно 20 чувствительного элемента 2, третьего зонда 5, расположенного симметрично первому зонду 3 относительно второго зонда 4 на расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым зонда- 25 ми 3 и 4, первого 6, второго 7, третьего 8 ограничителей амплитуд, причем вход первого ограничителя 6 амплитуд соединен через фазосдвигаю- щую термокомпенсирующую цепочку 9 с зо первым зондом 3, а вхо ды второго 7 и третьего 8 ограничителей амгшитуд соединены непосредственно соответственно с зондами 4 и 5, второго фазового детектора 10, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго 7 и третьего 8 ограничителей амплитуд, первого фазового детектора 11, первый и второй входы которого соединены соот- п ветственно с выходами второго 7 и первого 6 ограничителей амплитуд, сумматора 12, первый и второй входы которого соединены соответственно через инвертор 13 и непосредственно с выходами второго 10 и первого 11 фазовых детекторов, а выход сумматора 13 соединен с входом функциональ- ного преобразователя 14, выход которого соединен с входом индикатора 15,

Устройство работает следующим об- 50 разом.

СВЧ-энергия подается на вход волновода 1, содержащего чувствительный элемент 2. Поскольку материал, из которого выполнен чувствительный эле- 55 мент 2, имеет большие потери на СВЧ (,03-0,1), разогрев чувствитель- , ного элемента 2 токами СВЧ пропорцио35

45

, п

5 0 5 о п

0

5 ,

5

5

нален измеряемой проходящей мощности, так как величина диэлектрической проницаемости чувствительного элемента 2 изменяется пропорционально изменению температуры разогрева чувствительного элемента 2. Это приводит к изменению фазы СВЧ-колебаний, проходящих через сечение волновода с чувствительным элементом 2, за которым расположен второй измерительный зонд 4. Таким образом на первый фазовый детектор 11 поступают два сигнала от зондов 3 и 4 (до и после чувствительного элемента), разность фаз которых пропорциональна мощности проходящих через волновод колебаний. Напряжение на выходе первого фазового детектора 11 пропорционально проходящей через волновод мощности

UM,(Pr.f) K,(pifd.t+(/IC,J,

где К , - постоянный коэффициент, определяемый параметрами ограничителей амплитуд. На второй фазовьй детектор 10 поступают сигналы, разность фаз которых зависит только от частоты. Напряжение на выходе второго фазового детектора 10 равно

ифд,г(РД)й1-К,().

Напряжение на выходе сумматора 12 Фавно сумме напряжения с выхода пер- : вого фазового детектора 11 и инвертированного напряжения с выхода фазового детектора 10. Напряжение с выхода сумматора 12

U(P,f)(P,f)-U(P,f) , (-К,4Ч гк

поступает на вход функционального преобразователя 14, амплитудная характеристика которого является нелинейной, причем нелинейность соответствует члену dV. , взятому с обратным знаком.

В качестве функционального преобразователя 14 может использоваться усилитель с нелинейным коэффициентом усиления, пассивный четырехполюсник с нелинейным коэффициентом передачи и т.д. Поскольку нелинейность функционального преобразователя 14 является обратной по отношению к нелинейной составляющей выходного напряжения сумматора 12, то напряжение на выходе .функционального преобразователя можно представить

UK3(P.f)rfK,.,

где Kj - постоянный коэффициент передачи функционального преоб- разователя 14. . Поскольку rf; К и К постоянные величины, то в пределах рабочего участка фазовых детекторов 10 и 11 зависимость выходного напряжения функционального преобразователя 14 от проходящей через волновод мощности линейная, так как определяется только составляющий фазового сдвига и не зависит от амплитуд сигналов, снимаемых с зондов.

В предлагаемом устройстве устранена ошибка изменения мощности, возникающая в прототипе из-за зависимое- ти выходного сигнала фазовых детекторов от амплитуды сигналов, снимаемых с зондов, и нелинейного характера зависимости диэлектрической проницаемости чувствительного элемента от температуры.

Фо.рмула изобретения

Измеритель проходящей мощности СВЧ, содержащий отрезок волновода, в центре широкой стенки которого расположен чувствительный элемент в виде

5 9486

тонкой пластины, выполненный из активного нелинейного диэлектрика, первый и второй зонды, установленные вдоль отрезка волновода си1 1етрично относительно чувствительного элемента, третий зонд, расположенный сим

метрично первому зонду относительно второго зонда, первый и второй фазовые детекторы, первые входы которых соединены между собой, инвертор, сумматор, входы которого подключены соответственно к выходу первого фазового детектора и через инвертор - к выходу второго фазового детектора, фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку, включенную на выходе первого зонда, и индикатор, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены первый, второй и третий ограничители амплитуды и функциональный преобразователь, вход которого подключен к выхо-. ду сумматора, а выход соединен с входом индикатора, причем второй вход первого фазового детектора подключен через первый ограничитель ашшитуды к выходу фазосдвигающей цепочки, первый вход второго фазового, детектора через второй ограничитель амплитуды соединен с вторым зондом, а второй вход - через третий ограничитель амплитуды - с третьим зондом.

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Измеритель содержит отрезок 1 волновода, чувствительный элемент 2 из активного нелинейного диэлектрика, зонды 3, 4 и 5, ограничители 6, 7 и 8 амплитуд, фазосдвигающую термокомпенсирующую цепочку 9, фазовые детекторы 10 и 11, сумматор 12, инвертор 13 и функциональный преобразователь 14. Преобразователь 14 имеет нелинейную амплитудную характеристику. Эта нелинейность является обратной по отношению к нелинейной составляющей выходного напряжения сумматора 12, которое поступает на преобразователь 14. В пределах рабочего участка детекторов 10 и 11 зависимость выходного напряжения преобразователя 14 от проходящей через отрезок 1 мощности является линейной, т.к. определяется только составляющей фазового сдвига и не зависит от амплитуд сигналов, снимаемых с зондов 3, 4 и 5. Цель достигается введением ограничителей 6, 7 и 8 и преобразователя 14. 1 ил.