ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ Советский патент 1971 года по МПК G01R27/06 

Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот и п/редназначено для проведения радиоизмерений в квазиоптической линии передачи (лучевода) миллиметровых и субмиллиметровых волн.

Известны измерители комплексного коэффициента отра-жения для квазиоптической линии передачи, построенные по типу интерферометра Майкельсона.

Однако известные измерители коэффициента отра1жения весьма трудно поддаются автоматиза-ции.

С целью повышения точности автоматизации процесса измерения в предлагаемом устройстве зеркальный отражатель выполнен в виде двугра«ного зеркала, установленного под углом 45° к плоскости колебаний падающей на вето волны, а обе ортогонально поляризованные отраженные волны, пройдя сквозь второй, уравнивающий их ослабления наклоиный плоскопараллельный диэлектрический делитель, преобразуются с помощью проволочной решетки во встречно поляризованные. Кроме того детекгором-анализатором и преобразующим поляризацию элементом установлены три последовательно отражающих луч плоских металлических зеркала, совместно вращающихся вок,руг оси лучевода и Снабженных датчиком синусоидального напряжения двойной частоты вращения секции.

На фиг. I изображена схема квазиоптического интерферометра; на фиг. 2 - измеритель коэффициента отражения.

Параллельный пучок лучей разделяется на

два направления наклонным зеркалом /, предегавляЮЩим собой плоскопараллельную пластинку из радиоп.розрачного диэлектрика, установленную под углом 45° к осям лучеводов. Одна часть пучка падает на измеряемую

нагрузку 2, а другая - на плоский зеркальный отражатель 3.

Лучи, отраженные от измеряемой .нагрузки и отражателя, снова попадают на наклонное зеркало, где испытывают еще одно деление,

при этом часть энергии возвращается к генератору и поглощается в развязывающем аттенюаторе 4, а другая часть поступает в индикаторное плечо 5, где аба луча интерферируют между собой. При фиксированном положении

приемннка (таковым может быть вол.новоднолучевой переход 6 с детектором 7) и осевом перемещении зеркального отражателя или при из: 1енении фазы коэффициента отражения нагрузки наб.тюдаются интерференционные максимумы и минимумы, измерив интенсивности которых, мО(Жно определить коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии передачи либо модуль коэффициента отражения. Фаза коэффициента отражения также может быть измерезеркального отражателя, соответствующих интерференционному минимуму в ириемиике.

Делитель 8 луча выполнен на основе наклонного зеркала, представляющего собой плоскопараллельную пластинку из радиопрозрачного диэлектрика, установленную под углом 45° к осям лучеводов. В измерительном плече делителя устанавливается измеряемая нагрузка 9, в опорном нлече помещен отражатель в виде двугра«ного металлическото зеркала 10 с прямым углом при вершине, повернутого под углом 45° к плоскости падения волны на делитель 8. В индикаторном плече установлен другой делитель 11, идентичный делителю 8, который также наклонен под углочм 45° к осям лучеводов, но так, что плоскости падения волн на деталях 8 н 11 образуют прямой угол. В индикаторном плече под углом к оси лучевода установлены четвертьволновые фазовые секции 12-13, представляющие собой проволочную решетку, позади кото1рой расположен плоский металлический отражатель. Анализатор представляет собой линзовый волноводно-лучевой переход 14 с детектором 1/5 в волноводе. Перед линзой помещен погло-щающий поляризатор 76. Между фазовой секцией и анализатором установлена секция .17, состоящая из трех последовательно отражающих луч плоских металлических зеркал, которые могут совместно поворачиваться вокруг оси лучевода. Секция 17 снабжена датчиком 18 синусоидальнОГО напряжения, состоящего из вращающегося совместно с ней четырехполюсного кольцевото магнита и статора. На выходе детектора имеется усилитель 19 с измерителем отношений 20 (либо осциллографический индикатор параметров поляризационного эллипса), а также низкочастотный фазометр 21.

Измеритель коэффициента отражения работает следующим образом.

В генераторное плечо делителя через развязывающий аттенюатор 22 поступает волна, представляющая собой основную моду колебаний лучевода - лилейно-поляризованную волну с практически плоским фазовым фронтом и а.мплитудным распределением, спадающим к периферии по закону, близкому к гауссовому. Эта водна разделяется делителем 8 на две, одна из которых надает на измеряемую нагрузку 9, а другая на двугранное зеркало 10. Поскольку двугранное зеркало повернуто на угол а 45° по отношению к плоскости колебаний падающей .на него волны, то отраженная волна оказывается поляризованной ортогонально падающей (электрический вектор отраженной волны поворачивается в процессе отражения на угол ). Эта отраженная волна, так же как и волна, отраженная от испытываемой нагрузки, вторично делится в делителе 8, при этом одна часть их направляется обратно к генератору, где поглощается в развязывающем аттенюаторе 22, а другая часть поступает в индикаторное плечо 23. Пои этом

волны в индикаторном плече ноляризованы ортогонально друг другу, так как плоскость поляризацин одной из волн повернулась на угол 90° после отражения от двугранного зеркала, а поляризация волны, отраженной от испытываемой нагрузки, не нретерпела изменений.

Эти ортогонально поляризованные проходят через второй делитель //, уравниаающий ослабления. Необходимость установки этого делителя связана с неодинаковым коэффициентом деления волны, поляризованной в плоскости падения и перпендикулярно к ней. Волна, связанная с испытываемой нагрузкой, будучи поляризованной дважды, делится в делителе 8, например в плоскости п;:дения, в то время как волна, связанная с дц гранным отражателем, первый раз делится, поляризованная в плоскости -падения, а второй

раз - перпендикулярно ей. Поэтому второй уравнивающий делитель // устанавливается в индикаторном плече так, чтобы волна, связанная с двугранным отражателем, проходила сквозь него, поляризованная в плоскости надения, а волна, связанная с нагрузкой, проходила сквозь него, ноляризованная перпендикулярно плоскости падения. Таким образом, каждая из волн испытывает один проход и одно отражение в делителях с ноляризацией

в плоскости падения и один проход сквозь делитель с поляризацией, перпендикулярно плоскости падения.

Затем обе линейно поляризованные волны ноступают на фазовую секцию в которой расстояние между проволочной решеткой и плоским огражателем и углем падения в связаны

соотношением « -„-со5в, обеспечивающим

четвертьволновую разность хода .между всдной, отраженной от решетки и от плоского отражателя. Секция преобразует два плоскополяризованные под углом 90° колебания в два колебания встречно-поляризованные гю кругу. В обшем случае на выходе имеется суперпозиция этих колебаний - эллиптически поляризованное колебание. В случае равенства амплитуд этих колебаний (при Г нагрузки

1. КСВ нагрузки 0) имеем линейно-поляризованное колебан {е, в случае равенства нулю

одного из колебаний (при /нагрузки 0.

КСВ нагрузки 1) Получаем колебание, поляризованное по кругу. Отношение напряженностей полей, измеренных анализатором при его расположении вдоль большой и малой

осей эллипса, соответствует величине КСВн, а фаза нагрузки определяется по углу наклона эллипса.

Измерение может быть проведено путем вращения поляризационного эллипса относи