Способ определения длины микроволновой линии Советский патент 1993 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерения параметров микроволновых линий, в частности, к технике измерения длины волноводов и резонаторов.

Целью изобретения является повышение точности измерения длины микроволновой линии за счет уточнения критической частоты, соответствующей измеряемой резонансной частоте.

Поставленная цель достигается тем, что в линии дополнительно возбуждают резонансное колебание, соответствующее третьей соседней резонансной частоте того

же типа, а длину микроволновой линии определяют по формуле:

ел

с

L л С/(2 V(F2(n)-Fkp2(F(n))} ,

где с - скорость света.

F(n) - измеренная величина резонансной частоты,

n - целое число полуволн, укладывающихся на измеряемой длине микроволновой линии при резонансе на частоте F(n) и определяемое по трем измеренным величинам резонансных частот F(n-1), F(n), F(n+1):

00

ел

ON

Ј

Использование: изобретение относится к технике измерения параметров микроволновых линий, в частности, к технике измерения длины волноводов и резонаторов. Сущность изобретения: повышение точности достигается за счет определения пространственного положения в линии трех возбуждаемых резонансных колебаний, соответствующих соседним резонансным час- тотам одного типа волн, уточнения частотной зависимости критической частоты и линейного положения нулей.

n INT

V(F2 (n + 1)- Fkp2 (n + 1)) + %2 (n - 1)- Fkp2 (n - 1))

V(F2 (n + 1)- Fkp2 (n + 1)) -(F2 (n - 1)- Fkp2 (n - 1))

в которой INT- операция округле- числа, а Fkp(n) вычисляется из форму ния результата до ближайшего целого лы:

Ft 2,s F2(n)-(F2(n+1)-F2(n--1))0-(F2(n + 1bF2(n-1))/(2-F2(n)))/2 (F2(n + 1) + F2(n-1))/(2-F2(n))

где критические частоты Fkp(n-1) и Fkp(n+1)где с - скорость света, уточняются подбором полиноминальной an-n - число полуволн стоячей волны, укла- проксимации Fkp(n) в зависимости от опре-дывающихся на длине L и соответствующего деленного частотного спектра Fkp(n-1),частоте F(n), Fkp(n), Fkp(n+1), F(n-1), F(n), F(n+1). Для ли-5 Fkp(n) - критическая частота, нейной аппроксимации в виде:Для определения L дополнительно оп- Fkp2(n+1) Fkp2(n) + AFko2.ределяют число полуволн n и критическую Fkp2(n-1) Fkp2(n) - A Fkpi ,частоту Fkp(n), при этом определение трех AFkp2 подбирается выполнением соот-параметров линии L, n, FkP(n) сводят к оди- ношения10 наковым операциям измерения и вычисления резонансных частот при возбуждении в

V /г- 2 ( . I линии трех соседних резонансных колеба F (n + 1)-Fkp (п + 1) +ний одного типа:

F2(n)-FV(n) J

15 (n-1) 2 (п-1)-Р,ф2(г1-1).),

fF2(n-1)-FkP2(n-1)) „r----------

F2(n)(n) -2 n-2.L/c-V((n)-PV(n)),

Способ базируется на известной форму- 20(п+1) 2 L/C (F (n)-Fkp (п)) ,

ле спектра резонансных частот F(n) волно-

водного резонатора, из которой следует. ПРИ выполнении первой вычислитель- выражение для определения его длины L:нои операции полагается равенство крити- м4eCKHX4acTOTFkp(n-1)Fkp(n) Fkp(n+1)cooT- ,f j, г / ок.ветствующих резонансным частотам Е(п-1). L n С/(2 (Р (п) ПР (п))), р(п) F(n+1) и п определяется по формуле:

n-IMT VP7 + 1)-Fkp2(n-ro7+V(F2(n-1)-F(p2(n-1)) V(F2(n+1)-FkP2(n + 1))-(F2Cn-1)-FkP2(n-1))

где INT - операция округления результата ляется по формуле: до ближайшего целого числа, a Fkp(n) вычисFk2(n} F2(n)-(F2(n+1)-F2(n-1)Kl-(F2(n + 1)-F2(n-1))/(2;F2(n)))/2

2 - (F 2 (n + 1) + F 2 (n - 1))/(2 F 2 (n))

в которой, при использовании условия нера- ;

венства критических частот, Fkp(n-1) и F(n+1)V /F 2 /n 1 -, Ffc 2 /n 1

уточняются подбором полиномиальных an- 30+ -2.

проксимаций частоты Fkp(n).( F (n) - Fvp (n) j

При использовании линейной аппроксимации частотной зависимости критиче-Анализ оценки точности способа пока- ской частоты Fkp(F) в виде:зывает, что для волноводного резонатора в

35сантиметровом диапазоне волн при длине

Fkp2(n+1) Fkp2(n) + AFkp2,L 342,174мм, n 12, соответствующейF(n),

Fkp2(n-1) - Fkp2(n) - AFkp2,и точности измерения частоты dF 30 кГц

где AFkp2 подбирается выполнением соот-максимальная относительная погрешность

ношения:составляет dL/L 1,0 , а при использо 0вании априорного задания Fkp - хуже чем

2(п + 1)(п-М) ,dL/L 5,0.10-.

-- --- -- -r-1--- +Высокая потенциальная точность в опI F (n)-Ficp (n) Iределении длины микроволновой линии L с

частотнозависимыми граничными условиями и дисперсной средой заполнения гаран- тируется стандартными средствами измерения частоты, а предложенный алгоритм исключает неопределенность в нахождении целого числа полуволн волнового поля, соответствующих резонансным колебаниям, для всей полосы возбуждаемых частот. Формула изобретения Способ определения длины микроволновой линии, основанный на возбуждении в ней резонансных колебаний, соответствующих двум соседним резонансным частотам одного типа волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополниn NT

(F2(n + 1)-Ffcp2(n + 1))+V(F2(n-1)-Fb2.(n-lY

V(F2(n+1)-Fkp2(n + 1))- (F 2 (n - 1)- Fkp 2 (n - 1)) в которой Fkp(n) вычисляется из формулы

Fk 2(n). )-())Kl-())/(2-F)))/2 P2-(F2(n+1) + F2(n-1))/(2 -F2(n))

где критические частоты Fkp(n-1) и Fkp(n+1) уточняются с использованием линейной аппроксимации

vTci

F2(n-M)-FkP2fn + 1) + Р2(п)-Ркр2(п)

FkP2(n+1) FkP2(n) + A Fkp2

Fko2(n-1) FkP2(n) -AFkp2, a A Fkp подбирается при выполнении соотношения

0

5

тельно возбуждают резонансные колебания, соответствующие третьей соседней резонансной частоте того же типа волн, а длину микроволновой линии определяют по формуле L . п с/(2 (n) - Fkp 2 (F (п))), где с - скорость света;

F(n) - измеренная величина резонансной частоты;

п - целое число полуволн, укладывающихся на измеряемой длине микроволновой линии при резонансе на частоте F(n), определяемое по трем измеренным величинам резонансных частот F(n-1), F(n), F(n+1)

vTci

F2(n-M)-FkP2fn + 1) + Р2(п)-Ркр2(п)

V

F2(n-1)-Fkp2(n-1)

F2(n)-Fkp

2.