Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ Советский патент 1992 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для измерения электрофизических параметров материалов на СВЧ.

Цель изобретения - повышение точности измерителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя нагруженной добротности резонатора СВЧ.

Измеритель содержит генератор 1 СВЧ с встроенным частотомером, амплитудный модулятор 2, исследуемый резонатор 3 СВЧ, детектор 4 СВЧ, блок 5 автоматической подстройки частоты, усилитель 6 НЧ, переменный калиброванный фазовращатель 7 и частотомер 8. ,ч Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ работает следующим об- разом.

Сигнал от генератора СВЧ 1 после прохождения исследуемого резонатора 3 детектируется детектором 4 и поступает на вход блока 5, который наст- раивает генератор 1 СВЧ на резонансную частоту исследуемого резонатора 3, выделяя момент опрокидывания фазы первой гармоники частотн0 модулированных колебаний, прошедших исследуемый резонатор 3. Значение резонансной.частоты измеряется встроенным частотомером генератора 1 СВЧ.

Замкнутая цепь, состоящая из усилителя 6, переменного калиброванного фазовращателя 7, амплитудного модулятора 2, исследуемого резонатора 3 и детектора 4, представляет собой НЧ автогенератор, работающий;следующим образом. Шумовые колебания на выходе усилителя 6, поступая через переменный калиброванный фазовращатель 7 и управляющий вход амплитудного модулятора 2, осуществляет модуляцию сигнала генератора 1 СВЧ. Огибающая амплитудно-модулированных колебаний, прошедших исследуемый резонатор 3, выделяется на детекторе 4 и поступает на вход усилителя 6. При выполнении амплитудного условия генерации в цепи установятся автоколебания, частота которых определяется уравнением баланса фаз

ZVo,

(1)

tfр + + Cf(F) - -.,.., ,., где Ср„ - сдвиг фазы огибающей ампли- тудно-модулированных колебаний на исследуемом резонаторе .3 СВЧ;

ф - сдвиг фазы на переменном калиброванном фазовращателе 7; (f(F) - суммарный сдвиг фазы на остальных элементах цепи автогенератора;п 0,1. Величина Cfp выражается формулой

:В.Срр- 2F/f0.qM,

(2)

где OH - нагруженная добротность исследуемого резонатора 3; f - его резонансная частота; F - частота автоколебаний НЧ

автогенератора.

Подставив выражение (1) в формулу (2), получим соотношение для вычисления нагруженной добротности

QH F0/2F tg (2 ип Ч -Cf(F)),

в котором величина 2 в q - tf(F) определяется экспериментально при калибровке измерителя нагруженной добротности резонатора СВЧ. Тогда значение нагруженной добротности вычисляется по показаниям встроенного частотомер генератора СВЧ 1 и частотомера 8 и калибровочной кривой. Относительная погрешность измерения нагруженной добротности .

., &fp АГ + 2 AtpCF)/ 57 Г F Cf (F)/

становится минимальной при / 2в п - МРФ f(3F)/ 45 ,что соответствует значению F, равному половине полосы пропускания исследуемого резонатора 3. Поэтому для обеспечения наименьшей погрешности значение сдвига фазы на фазовращателе 7 устанавливается таким (), чтобы для середины диапзона измеряемых значений добротности сдвиг фаз огибающей амплитудно-моду- лированного сигнала в резонаторе 3

(СРр) был равен 45°.

.

Калибровка измерителя нагруженной добротности резонатора СВЧ производится следующим образом Исследуемый резонатор 3 заменяют аттенюатором СВЧ, потери которого примерно равны потерям исследуемого резонатора 3. Изменяя дискретно величину сдвига Фазы калиброванного фазовращателя tyflpi производится измерение соответствующих частот автоколебаний F-. По измеренной дискретной функциональ31711093

ной завнснмостиЦ «j -1-1 строится калиб- ме оказывает значительно меньшее влия- ровочяая криваяние./

Изобретение относится к технике измерений на СВМ и может быть использовано для измерения электрофизических параметров материалов на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Измеритель содержит генератор СВЧ 1 с встроенным частотомером, амплитудный модулятор 2, исследуемый резонатор 3 СВЧ, детектор 4 СВЧ, блок 5 автоматической подстройки частоты, усилитель 6ИЧ, переменный калиброванный фазовращатель 7 и частотомер 8. Повышение точности ддстигаётся за счет введения переменного калиброванного фазовращателя и образования замкнутой цепи НЧ-автогенератора, состоящей из усилителя 6, фaзoвpaп ateля 7, модулятора 2, резонатора 3 и детектора 4. НЧ-автогенератор преобразует измене- - ние сдвига фазы в резонаторе 3 в изменение частоты колебаний, .которое измеряется частотомером 8. 1 ил. kn

27 n- Cf(F) - A(F).

При построении калибровочной кривой учтено,, что сдвиг фазы 114 колебании на широкополосном аттенюаторе СВЧ пренебрежимо мал.

После снятия калибровочной кривой СВЧ аттенюатор заменяется на измеряемый резонатор 3, а калиброванный фазовращатель устанавливается в пойр- жение обеспечивающее наименьшую по-- грешность ifм. Для исключения влияния переотражении IB СВЧ ч-асти цепи автогенератора, на входе и выходе исследуемого резонатора 3 могут быть; включены развязывающие элементы, которые обес- печивают независимость калибровочной кривой от изменения частоты СВЧ коле-

банйй. .-.. :.. , .: : : -, .

Повышение точности достигается за счет того что схема автог енерато- ра преобразует изменения сдвига фазы в исследуемом резонаторе . 3 в изменения частоты колебаний. Налинейиость амплитудного модулятора 2 в такой схе . . -: - : :-: ;-,

0

5

0

5

Ф о р .м уда изобретения

Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ с встроенным частотомером, амплитудный модулятор, выход которого является выходом для подключения исследуемого резонатора СВЧ, Последовательно соединенные детектор СВЧ и блок автоматической подстройки частоты, выход которого соединен с управляющим входом генератора СВЧ с встроенным частотомером, усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом детектора СВЧ, при этом вход детектора СВЧ является входом для подключения исследуемого резонатора СВЧ, и частотомер, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, выход усилителя низкой частоты соединен с модулирующим входом амплитудного модулятора через введенный переменный калиброванный фазовращатель, выход которого соединен также с входом частотомера.