Измеритель длины волны в волноводе Советский патент 1992 года по МПК G01R23/04 

СО

с

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - автоматизация измерения. Измеритель содержит генератор 1, отрезок 2 волновода, зонды 3, 6, детектор 4, цифровой вольтметр 5, направленный ответвитель 7, источник 8 виброколебаний и схему обработки. Зонд 3 имеет возможность продольного перемещения вдоль отрезка 2 и установлен на диафрагме источника 8. При периодическом перемещении зонда 3 вдоль оси отрезка 2, выходной сигнал детектора 4 представляет собой периодический сигнал. Схема обработки выделяет вторую и четвертую гармоники этого сигнала, по соотношению амплитуд которых определяется длина волны в отрезке 2. 1 ил.

Изобретение относится к.радиоизмерительной технике.

Целью изобретения является автоматизация измерения.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя длины волны в волноводе.

Ои содержит генератор 1, отрезок 2 волновода, первый зонд 3, детектор 4, цифровой вольтметр 5, второй зонд 6, направленный ответвите ль 7, источник 8 виброколебаний, генератор 9 пилообразного напряжения, первый и второй полосовые фильтры 10,11, настроенные на частоты второй и четвертой гармоник соответственно, логический элемент ИЛИ-НЕ 12, первый усилитель-ограничитель 13, первый выпрямитель 14, первый фильтр 15 низкой частоты, второй усилитель-ограничитель 16, второй выпрямитель 17, второй фильтр 18 низкой частоты, инвертор 19, RS-триггер 20.

логический элемент И-НЕ 21, электронный ключ 22, генератор 23 импульса.

Измеритель длины волны в волноводе работает следующим образом.

Волна от генератора 1 через ответвитель 7 попадает в отрезок 2. Сигнал на детекторе 4 при условии идеальной направленности направленного ответвите- ля 7 и взаимности характеристик первого и второго зондов 3 и 6 имеет вид

. д Sii(l-Sn ГН6

Ед k Er

) + sSi.

1 - SH Г„ е

где5п 5пе|с ) и Sz Szie1 1 -элементы матрицы рассеяния первого зонда 3;

2 л7

1 1 - электрическая длина тракта

между первым и вторым зондами 3 и 6, расоложенными на расстоянии Z - ZH друг от руга при выключенном источнике 8;

Лд - длина волны отрезка 2;

JM - Гн комплексный коэффициент тражения плоскости размещения второго зонда б (собственный коэффициент отра- ения второго эонда б, либо эквивалентный коэффициент отражения второго эонда б и нагрузки отрезка 2);

Ег - комплексная амплитуда сигнала геератора 1 с учетом переходного ослабления направленного ответвителя 7.

Когда первый и второй зонды 3 и б окаывают слабое возмущающее действие на поле отрезка 2, т.е. Sn « 1, и имеют реактивный характер, сигнал, снимаемый с детектора 4,принимает вид

Ufl k E S i{l+X2 + 4- 2ycos(2V + «Pb)l.

гдеу чЈ.

При периодических перемещениях первого эонда 3 вдоль отрезка 2 по гармоническому закону 2 - ZH + Zm sin Qt, где Zm и Q- амплитуда и частота механических колебаний, создаваемых источником 8, с детектора 4 снимается сигнал, представляющий собой сумму гармоник частоты Q

/I +y2 + 2ycosa НЈЧ«1.(Јь).х

00

Xcos2nQtl-2yslna Г2Ј JLn 1

J2n-f (3fz««)«ln(,

где Ji - функция Бесселя первого рода 1-го порядка;

а -г- ZH + фо

Генератор 9 управляет амплитудой источника 8 и при постоянной частоте колебаний позволяет непрерывно изменять их амплитуду от 0 до ZmMeKC , что приводит к изменению соотношения амплитуд гармоник, в частности, второй и четвертой на выходах соответствующих фильтров 10 и 11

Цч2т Um J2 (- jj-Zm) , UWm Um-J4 (3fZm),

Um 4k gs iycosa.

В начальный момент времени, когда амплитуда сигнала генератора 9 равна О, а гармоники в спектре отраженного сигнала Kg отсутствуют, на выходе Q RS-триггера 20 сигнал равен единице, вход управления счетом цифрового вольтметра 5 заперт нулевым выходным напряжением генератора импульсов 23 при возрастании пилообразного напряжения на выходах полосовых фильтров 10 и 11 появляются ненулевые амплитуды второй и четвертой гармоник отраженного сигнала, которые через соответствующие цепочки усилитель-ограничитель - выпрямитель - фильтр низкой частоты поступают на входы логического

элемента 12 ИЛИ-НЕ. В тот момент, когда

4я значение аргумента «5,15, функция

J2 (гг Zm ) обращается в ноль и на вход R

RS-триггера 20 поступает единичное напряжение, а с выхода Q RS-триггера 20 управляющий сигнал через электронный ключ 22 включает генератор 23. Одновременно происходит измерение амплитуды Ur генератора пилообразного напряжения 9, однозначно связанной с плавно изменяющейся амплитудой колебаний источника 8 Zm - aUr. При этом длина волны в отрезке 2 определяется как

JU-2,44Zm.

Благодаря этому измеритель длины волны в волноводе позволяет проводить иэмерения в автоматизированном режиме. Формула изобретения Измеритель длины волны в волноводе, содержащий генератор, отрезок волновода с первым зондом, имеющим возможность

продольного перемещения вдоль отрезка волновода, детектор и цифровой вольтметр, отличающийся тем, что, с целью автоматизации измерений, генератор соединен с отрезком волновода через введенный направленный ответвитель, к вторичному каналу которого, ориентированному на отраженную волну, присоединен детектор, введены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, настроенный на частоту второй гармоники, первый

усилитель-ограничитель, первый выпрямитель, первый фильтр низкой частоты, логический элемент ИЛИ-НЕ, логический элемент И-НЕ, RS-триггер, электронный ключ и генератор импульса, последовательно соединенные второй полосовой фильтр, настроенный не частоту четвертой гармоники, второй усилитель-ограничитель, второй выпрямитель, второй фильтр низкой частоты и инвертор, подключенный к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные генератор пи

лообразного напряжения и источник виброколебаний, на диафрагме которого укреплен первый зонд, связанный с полем отрезка волновода, при этом выход детектора соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, выход логического элемента ИЛИ-НЕ соединен с R-входом RS- триггера, выход генератора пилообразного напряжения соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ и входом цифрового вольтметра, вход управления которого подключен к выходу генератора импульсов.