ЙЕРИТЕЛЬ ПРОХОДЯЩЕЙ МОЩНОСТИ Советский патент 1969 года по МПК G01R21/04 

ИзвестнЬ проходные измерители мощности, содержащие в волноводном тракте поглощающий элемент.

Предлагаемый измеритель отличается тем, что в нем волноводная система вынолнена из двух иереходов с 1фуглого волновода на нрямоугольный, внутри которых установлены поглоща101Ц1-1е пластинки, и расноложенного между переходами тонкостенного теилоизолироваиного от)езка круглого волновода. В последнем установле11Ы на торцах слюдяные окна, а в диаметральной плос1«зстн - ноглощающая нластннка. В стенках круглого- волновода вьптолнеиы входные и выходные отверстия воздухопроводной системы калориметра, иричем переходы и круглый волновод ориентнровагЫ так, ч1о поглощающие пластинки в кругло.м вол1гоцоде и выходном нереходе повернуты относительно ноглощающей иластинки во )ход,аом нереходе на угол в нределах от О до 90. Это аозполпет увеличить точность измерений.

Па фиг. 1 изображен предлагаемый измеритель; на фиг. 2 - ориентац сектора электрического ноли на различных участках измерит-еля.

Волноводный канал содержит круглый металлический волновод 1, в котором pacnojjoжена тонкая поглощающая пластинка 2 из слюды, покрытой тонким слоем нихрома.

К этому волноводу с обеих сторон присоединяются волноводные переходы 3 и 4 с прямоугольного на круглый волновод, отделенные от круглого волновода слюдяными окнами 5 и 6. Во входном волноводном переходе 3 расположена тонкая поглощающая пластинка 7, плоскость которой параллельна плоскости щироких стенок входного прямоугольного волновода. Поглощающая вставка и вставка в круглом волноводе устроены аналогично. Продольная ось пластинки 7 в круглом волноводе совпадает с его осью, а ее полость и выходной ВОЛНОВОДНЫЙ переход повернуты вокруг продольной оси на некоторый угол относительно входного волноводного перехода.

Входной и выходной участки круглого волновода выполнены с отверстиями а. Диаметр отверстий выбирается значительно меньшим длины волны Я, СВЧ-колебаний {0,05 i) во избежание заметного излучения из волновода.

Снаружи круглый волновод окружен рубашкой 8 из теплоизоляционного Материала.

Калориметрический измеритель тенловой мощности включает входную 9 и выходную W камеры, образованные наружной поверхтеплоизолирующими шайбами И, часть волыоводного канала, .ограниченного слюдяными окнами 5 и 6, калибровочную спираль 12, термоблок /5 с входным 14 и выходным 15 каналами, воздушный насос 16 и соединительные трубы 17-19.

Волноводные переходы 3 н 4 выполняют функцию трансформаторов типов волн от волны типа Ню в прямоугольном волноводе к волне типа Ни в круглом волноводе и обратно. Пластинка 2 иредназначена для поглонхения некоторой части энергии СВЧ-колебаний, нроходящей ио волноводному каналу. Величииа иоглощаемой энергии оиределяется углом поворота поглощающей пластинки. Пластинка 7 иредназначена для поглощения энергии типов волн с иоляризацией, отличной от ноляризации волны во входном ирямоугольном волноводе.

Входная 9 и выходная 10 камеры, обеспечивают ввод и вывод воздушного потока пз круглого волновода /, а также теплоизоляцию протекающего потока воздуха от окружающей среды и соседних элементов конструкции. Слюдяные окна 5 и 6, расположенные наклонно к оси волноводного капала для уменьшения отражения энергии СВЧ-колебаний, нредотвращают побочную утечку воздуха за феделы воздухоиесуидей системы.

Спираль 12 обесиечивает возможиость калиброякн измерителя мощности на постоянном токе. Термоблок /5 служит для измерения разности температур воздуха во входном 14 и выходном /5 каналах с помощью батареи 20 термопар серебро-констаптан, включенных последовательно. Спаи этих термопар расположены в каналах термоблока. Воздущный насос 16 созлТ,ает поток воздуха в воздухоиесущей системе. Соединительные трубы 17-}9 из теилоизолирующего материала обеспечивают соеди 1енне отдельных элементов воздухоиесущей системы.

Энергия иадаюпдей волны СВЧ-колебаний, мощность которой необходимо измерить, иодводится к входно.му волноводному переходу 3. Позициями 2} и 22 обозначено иаиравлеиие вектора электрического поля падающей волны на участке входного волиоводного перехода. Поскольку оно перпендикулярно к плоскости поглощающей иластникн 7, энергня падающей волны иередается ио входному волноводному переходу практически без затухания в круглый волновод / и проходит вдоль участка с пластинкой 2. Плоскость ее составляет с нанравле П1ем вектора электрического ноля падающей волиы угол а (позиция 23), отличный от 90°, и поэтому часть энергии волны с вектором электрического ноля Е (позиция 23, параллельным плоскости пластиики, иоглощается ею. Другая часть энергии с вектором электрического иоля Е (позиции 24 и 25), пернеидикулярным к илоскости пласт1пп(и 2, иередается практически без затухания в выходной волноводный переход 4. Далее, пройдя измеритель мощности, энергия по волноводному тракту передается в нагрузку, где иоглощается осиовная ее часть. Оставщаяся часть энергии, отразившись от нагрузки,

возвращается в иереход 4. Ориентация век- тора электрического ноля о отраженной волны в выходном волнрводном переходе иоказаиа на позициях 26 и 27. Пройдя иерехоД, энергия отраженной волиы попадает в круглый волновод с пластинкой 2. Поскольку вектор элект)ического иоля Яо отраженной волны нернендикуляреи к плоскости иоглощаюидей пластинки (позиция 28, то ее энергия не поглон,ается нластинкой и без затухания

нередается во входной волноводный иереход с пластинкой 7, плоскость которой составляет с направлением вектора 0 отраженной волны угол а (позиция 29). Аналогично часть энергии отраженной волны, определяемая вектором электрического ноля о, поглощается, а другая ее часть, определяемая вектором , нроходит через входной волноводный переход без затухания (позиция 30) и направляется далее в сторону генератора.

Величину затуха 1ия пластин нужно выбирать достаточно большой, чтобы энергия колебаний с вектором электрического ноля, параллельным плоск:остям пласт1-п1, практически иоЛ1ЮСТь О поглощалась нми.

Для измерения тепловой мощности, выделяемой ноглогцающей пластинкой 2 в результате рассеяшя в ней части мощности СВЧ-колебапий, подводилюй от генератора, предназначен калор1 метрическнй -измеритель тепловой мощности.

Он работает следующ,им образом. Воздух из окружающей среды засасывается воздущным иасосом 16 и через трубу /7 иагиетается

во входной канал 14 термоблока, а затем через трубу 18 и входную камеру 9 поступает в канал круглого волновода /, где нагревается поглоидающ.ей пласт1П1кой .. Нагретый воздух через трубу 19 поступает

в выходпой канал 15 термоблока и нагревает сиаи термобатаре. Термо-э.д.с. регистрируется милливольтметром, но которому определяется мощность СВЧ-колебаиий, рассеиваемая в иоглогцающей пластинке. Для уменьшения

тепловой постоянной времени измерителя мощности круглый волновод вынолнен из тонкой медной фольги.

Из работы измерителя мо цност Г можпо за.ключить, что пластинкой 2 поглощается часть энергии надающей волны и не поглощается энергия отражениой волны. Мощность, рассеиваемая в пластиике 2, не зависит от частоты колебаний СВЧ-генератора и определяется только величиной нодводимой

от генератора мощности и углом а. Р змеряя с помощью калориметрического измерителя величину мощности, рассеиваемую в поглощаюидей нластиике 2, и зиая угол а, легко определяют мощность, подводпмую к измери4ерез измеритель к нагрузке, по соответствующим формулам.

Для того чтобы измеритель поглощал несущественную часть мощности, проходящей через него, необходимо угол а между плоскостыо пластинки 2 и вектором электрического поля во входном прямоугольном волноводе выбирать близким к 90°. Можно работать и при углах, существенно отличающихся от 90°. Однако в этом случае часть мощности, поглощаемой измерителем, может быть существенной и даже разняться единице при угле а, равном 0°, что соответствует случа О полного поглоп1;ения измерителем поступающей мощности СВЧ-колебаний. В этом случае он превращается в измеритель поглощаемой мощности.

При повороте входпого волноводного перехода относи ельно остальной части измерителя мощности нзменяется величина мощности СВЧ-колебаний, рассеиваемой в пластинке 2, что приводит к изменению чувствительности измерителя. В этом случае также изменяется мощность, поступающая в нагрузку.

Таким образом, измеритель мощности с вращающимся входным волноводным переходом одновременно выполняет функцию переменного аттенюатора.

Предмет изобретения

Измеритель проходящей мощности СВН-колебаний, состоящий из во.лноводной системы и воздушного калориметра, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, волноводная система выполнена из двух переходов с круглого волновода на прямоугольный, внутри которых ч:тановлены поглощающие пластинки, и расположенного между переходами тонкостенного теплоизолированного отрезка круглого волновода, в котором установлены на торцах слюдяные Ькна, а в диаметральной плоскости - поглощающая пластинка, и в стенках которого выполнены входные и выходные отверстия воздухопроводной системы калориметра, причем переходы и круглый волновод ориентированы таким образом, что поглощающие пластинки в круглом волноводе и выходном нереходе повернуты относительно поглощающей нластинки во входном переходе на угол в пределах от О до 90°.

J 7

26