Устройство контроля проходящей мощности Советский патент 1992 года по МПК G01R21/01 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоизмерительных и других устройствах контроля проходящей СВЧ мощности.

Известен направленный ответвитель, содержащий основную и вспомогательную линии, коммутационные диоды.

Недостатком устройства является необходимость переключения в процессе работы коммутационных диодов.

Известен также направленный ответвитель, содержащий параллельно расположенные основную и вспомогательную линии, электромагнитно связанные между собой, по краям области связи которых введены отрезки линий передачи, нагруженные с противоположных от области связи концов на реактивные нагрузки.

Данное устройство технически трудно реализуемо, т.к. при сильной связи между основной и вспомогательной линиями зазор получается достаточно малым, что не позволяет вносить в него какие-либо дополнительные отрезки линий передачи,

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа техническое решение, содержащее основную и вспомогательную линии, электромагнитно связанные между собой, с подключенным ксь входу вспомогательной линии реактивным четырехполюсником (в частном случае - конденсатором). Работа устройства основана на том, что СВЧ мощность, наведенная во вспомогательной линии, поступает на вход реактивного четырехполюсника. Часть этой СВЧ мощности отражается от входа реактивного четырехполюсника, а остальная часть проходит на выход устройства, где ее уровень регистрируется (3).

Недостатком данного технического решения является следующее. Для расширения диапазона рабочих частот при заданной неравномерности уровня СВЧ мощности на выходе устройства, необходимо применять реактивный четырехполюсник, отражающий от своего входа (95...99)% падающей на него СВЧ мощности, что приводит, во-первых, к ослаблению СВЧ мощности на выходе

(Л

С

VI

О О 4 О СО

устройства (45...50) дБ и во-вторых, вносит рассогласование в основной линии, особо заметное при сильной связи между основной и вспомогательной линиями.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот при снижении потерь СВЧ сигнала в цепях коррекции частотной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля проходящей СВЧ мощности, содержащее первый направленный ответвитель на связанных полосковых линиях, вход первой полосковой линии которого является входом для присоединения генератора, выход - выходом для подсоединения полезной нагрузки, а к выходу второй полосковой линии подсоединена первая согласованная нагрузка, снабжено дополнительным направленным ответвителем на сильно связанных четвертьволновых полосковых линиях, вход первой четвертьволновой линии которого соединен со входом второй полосковой линии второго соединен со входом второй полосковой линии первого направленного ответвителя, выход - является выходом для подсоединения измерителя (индикатора) СВЧ мощности, а ко входу и выходу второй четвертьволновой линии подключены введенные вторая и третья согласованные нагрузки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых узлов: дополнительного направленного ответвителя и согласованных нагрузок. Т.о., заявляемое устройство соответствует критерию изобретения Новизна.

Введение дополнительного направленного ответвителя в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство контроля проходящей СВЧ мощности обусловило проявление вышеуказанным устройством новых свойств, что при приводит к значительному снижению потерь СВЧ мощности в цепях коррекции частотной характеристики устройства и существенному расширению диапазона рабочих частот при заданной неравномерности уровня СВЧ мощности, поступающей на вход измерителя СВЧ мощности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения существенные отличия.

На фиг. 1 представлена электрическая схема заявляемого устройства контроля проходящей СВЧ мощности.

На фиг. 2 приведены частотные характеристики переходного ослабления направленного ответвителя (кривая 1), рабочего затухания дополнительного направленного

ответвителя (кривая 2) и результирующая характеристика (кривая 3), формируемая заявляемым устройством.

Устройство контроля проходящей СВЧ

мощности (фиг. 1) содержит первый направленный ответвитель 1, образованный связанными полосковыми линиями 2 и 3, дополнительный направленный ответвитель 4, образованный связанными четвертьволновыми полосковыми линиями 5 и 6, и согласованные нагрузки 7, 8, 9, подключенные к выходам направленных ответвителей

Iи 4, Устройство контроля проходящей СВЧ мощности включается последовательно в тракт между генератором СВЧ мощности 10 и нагрузкой 11.

Устройство работает следующим образом. При прохождении СВЧ мощности Pi по линии 2 направленного ответвителя 1,в направлении от генератора 10 к нагрузке 11, часть этой мощности Ра, определяемая величиной переходного ослабления Кпа направленного ответоителя 1, ответвляется в линию 3 направленного ответвителя 1, с оыхода 12 которого поступает на согласованный вход 13 направленного ответвителя 4. Мощность Рз, прошедшая от входа 13 направленного ответвителя 4 по линии 5, поступает для контроля в измеритель СВЧ

мощности (согласованную нагрузку) 14, где ее уровень может быть проконтролирован (или измерен) известными способами (детектирование, калориметрические измерение мощности и т.п.).

Уровень мощности Рз в нагрузке 14 определяется уровнем мощности Рг и рабочим затуханием СВЧ мощности Кр34 в направленном ответвителе 4. Т.о., мощность Рз, поступающая на измеритель СВЧ мощности

(нагрузка 14), определяется следующим соотношением Рз Кпо1 х Крз4 х Pi Ку х PL Мощность Р4, отраженная от нагрузки

IIв сторону генератора 10, наводит в линии 3 направленного ответвителя 1 мощность

PS, которая поглощается в согласованной нагрузке 7, подключенной к развязанному выходу 15 направленного ответвителя 1, и не попадает на выход 12 направленного ответвителя 1, а, следовательно, и в измеритель СВЧ мощности 14.

Т.о., мощность на входе измерителя СВЧ мощности 14 пропорциональна только мощности Р1, проходящей от генератора 10 к нагрузке 11, а ее частотная зависимость

определяется частотной зависимостью переходного ослабления заявляемого устройства в целом Ку (в дБ):

Ку(дБ) 10xig Ку 10 х Ig Krioi + Юх Ig

хКрз4 Кпо1 (дБ) + КрэЛ (дБ).

Коррекция частотной характеристики ощности, поступающей на вход измеритея СВЧ мощности 14, достигается подклюением согласованного многополюсника дополнительного направленного отпетви- еля А), имекадего характер изменения частотной характеристики (кривая 2 на фиг. 2) обратный характеру изменения частотной характеристики основного направленного ответвителя 1 (кривая 1 на фиг. 2) в достаточно широкой полосе частот.

Частотные характеристики КПо1. Кр34 и Ку приведены на фиг. 2 (кривые 1, 2, 3 соответственно). Кривая 1 на фиг. 2 совпадает с частотной характеристикой отдельно взятого направленного ответвителя на связанных полосковых линиях (применяемого в аналогах и в прототипе). Из фиг. 2 видно, что неравномерность частотной характеристики Ку (кривая 3) значительно меньше, чем Кпо1 (кривая 1) в полосе частот от F,, до FB, a при заданной неравномерности частотной характеристики полоса рабочих частот заявляемого устройства (кривая 3) значительно шире, чем у отдельно взятого направленного ответвителя на связанных полосковых линиях (кривая 1). Кроме того, уровень мощности Рз, как видно из рисунка фиг. 2, в основном, определяется величиной Кпб1 и незначительно зависит от Крз4 направленного ответвителя 4, выполняющего в данном случае функции согласованной (неотражающей) частотно-корректирующей цепи. Применение согласованного дополнительного направленного ответвителя позволяет достичь минимальных потерь мощности, ответвляемой в линию 3 основного направленного ответвителя 1 и поступающей на вход измерителя СВЧ мощности 14, что является существенным преимуществом заявляемого устройства и не можег быть достигнуто в случае применения реактивного четырехполюсника, как в случае прототипа, р

Т.к. входное сопротивление направленного ответвителя 4 со стороны вывода 13 согласовано с выходом направленного ответвителя 1(вывод 12) во всем диапазоне

частот, то подключение направленного ответвителя 4 не вызывает рассогласования в линии 2 при любой величине связи направленного ответвителя 1.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства для контроля проходящей СВЧ мощности показали, что по сравнению с устройством анаологичного назначения (прототип) заявляемое устройство обеспечивает значительное (почти в 2 разэ)

расширение полосы рабочих частот при заданной неравномерности мощности (доли дБ при FB/FH 2). Потери СВЧ мощности в направленном ответвителе 4 не превышают (4.,,6) дБ, что существенно превосходит характеристики, полученные у прототипа.

Формула изобретения Устройство контроля проходящей мощности, содержащее первый направленный ответвитель на связанных полосковых линиях, вход первой полосковой линии которого является входом для подсоединения генератора, выход - выходом для подсоединения полезной нагрузки, а к выходу второй полосковой линии подсоединена первая согласованная нагрузка, а также индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, введен второй направленный ответвитель на сильно связанных четвертьволновых линиях, вход первой четвертьволновой линии которого соединен с входом второй полосковой линии первого направленного ответ- вителя, выход является выходом для подсоединения индикатора, а к входу и выходу второй четвертьволновой линии подключены введенные вторая и третья согласованные нагрузки.

5

0

5

0

I

сЬЧ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиоизмерительных и других устройствах контроля проходящей СВЧ мощности. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот. Устройство содержит два направленных от- ветвителя на связанных полосковых линиях, причем генератор и полезная нагрузка присоединены к первому направленному ответ- вителю, а индикатор - к второму направленному ответвителю, выполняющему функции фазокорректирующей цепи.

Vu&f

(Риг. 2