Анализатор высших типов волн Советский патент 1980 года по МПК H01P5/18 

(54) АНАЛИЗАТОР ВЫСШИХ ТИПОВ ВОЛН

1

Изо бретение OTIHOCHTCH к радиоизмерлтельной технике СВЧ и может быть использовано в аппаратуре измерения мощно-сти пространственных гармолик в коаксиальиом тракте.5

. Известен анализатор высших типов воля, содержащий одиомодовый прямоугольный волиовод, связанный с внешвим проводникогМ двухмодового коаксиала рядом продольных щелей. Настройка .на мак- ю симум связи на волне Яц осуществляется поворотом измерительной |1.

Недостатком известного устройства является ограничение его частотного диапазона возникновением волны HZI в коаксиале. 15

Наиболее близок к предлагаемо1му анализатор высщих типов волн, содержащий две концентричные коаксиальные линии, связанные несколькими рядам,и поперечных щелей, выполненных в общем проводнике, 20 поглотители, расположенные на KOipoTKOзамкнутоМ конце каждой линии. Система щелей обеспечивает прохождение из внешнего многомодового коаксиала во внутренний одномодовый коаКсиал только волны 25 ТЕМ.

Внутренний (коаксиал волиами Нц и ле возбуждается {2.

Недостатком известного устройства является невозможность определения положе- 30

ния плоскости поляризации и уровня мощност и высщих типов волн, распространяющихся в М1НОГОМОД01ВСКМ коаксиальном во-лноводе.

Целью изобретения является определение положения плоскости поляризации волн Я и HZI ;и уровня мощности каждой волны, распространяющейся в многомодовой коаксиальной линии, в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что отрезо1К волноводной лииии выполнен круглым, к открытому концу его подключен отрезок аналогичного круглого волновода с вoзмoжн0icтью вращения вокруг продольной оси, на котором установлен индикатор положения плоскости поляризации и уровня .мощности, причем отрезки круглых волноводов заполнены диэлектриком, а щели выполнены продольными и их количество равно четырем.

На чертеже представлена конструкция анализатора высших типов волн.

Анализатор состоит из отрезка многоходовой коаксиальной лини,и 1, согласованной нагрузки 2, щелей связи 3. Круглый отрезок полноводной линии передачи 4 заполнен однородным диэлектриком и нагружен на согласованную нагрузку 5.

К выходному фла.нцу круглой «олноводной линии 4 присоединен отрезок круглого волновода 6 с таким же диэлектрическим заиолнеиием, содержащий на коице согласованную нагрузку 7. В диаметральной плоскости круглого волновода 6 установлен :индикато1р положения плоскости поляризации :и уровня МОЩНОСТИ, например, электрический зонд 8, выход .которого соединен с входом :высокочуВ|СТВИтельного измерительного прибора 9. С по1мощыо поворотных узлов 10, 11 отрезки круглых волноводов 4 и 6 могут независимо В1ращаться .вохруг своей оси.

На вход коаксиальной линии / поступает Л1ногомодовая мощность в виде смеси трех типов волн ТЕМ, Я 5 Л ,. Материал диэлектрика подбирается таж, чтобы в рассматриваемоМ диапазоне в круглых волноводах 4 у, 6 могли распространяться волны Hf и Я. Система связи содержит четыре продольные щели 3, равномерно размещенные по окруж ности внутреннего ороводниха коаксиальной линии /. Благодаря симметрии волна Hf коаксиальной

линии / возбуждает ,в круглом волноводе 4 только волну Я, а волна Я - только волну Я,.

Поляризация волны Я: совпадает с поляризацией вол .ны Я, а поляризация волны Н не зависит от поляризации возбуждающей ее ВОЛНЫ /7 и определяется только угловыми координатами щелей. А-мплитуда возбуждаемой волны Hf зависит от поляризации возбуждающей волны Я.| и угловь1х координат щелей. В волноводе 6 часть мощности, пропорциональная (), ответвляется через электрический зонд S, а остальная часть поглощается согласованной нагрузкой 7. Нормальная компонента ЕГ электрического поля в круглом волноводе может быть записана как:

г Л„соз (ф-ф) + -ЬЛ21 sin 2 (а-ф) sin 2 (ф-а),

где ср и - углы наклона плоскости поляризации волн Яц и ЯЕЬ Лц и 21 - амплитуды волн Яц и

21;

а - угловая координата первой щели.

Измерения производятся в два этапа. На первом этапе зонд 8 посредством поворотного узла //устанавливается в плоскоети, проходящей через две диаметрально противополож/ные щели (). В таком положении зонд 8 ответвляет только мощность волны пропорциональную мощности 1вол,ны Я . С помощью узлов 10, 11

совместно поворачивают волнаводы 4 .и 6, сохраняя ту же ориентацию зонда 8 относительно щелей связи 3, до максимального ответвления мощности /V . В этом положении угловая координата зонда равна углу наоона плоскости поляризации волны Hf () 3 выходная мощность Wi, регистрируемая прибором 9, пропорциональна мощности волны Я . lFi /CiPftn. Коэффициент пропорциональности К зависит от коэффициентов связи зонда 8 я системы щелей 3 и может быть определен расчетным путем или экспериментально путем калибровки.

На втором этапе зонд S с помощью узла 7 / поворачивается на 90° и фиксируется в этом положений (9 f.). Нрипослгдующем вращении (с помощью узла 10) круглого волновода 4 вместе с системой щелей СВЯЗИ 3 зонд 8 ответвляет только мощность волны ЯО, пропорционалыную мощности волны . Круглый волновод 4 Виместе с системой щелей (СВязи 3 поворачивается до получения максимального сигнала (№v)Ha выходном приборе 9. Угол поляризации волны Яf| равен

и 2а - 9 .4- г. 2,

где а - угловая координата первой щели, Ф - угловая координата зонда в этом положении.

Мощность волны Я fi

W.

-

K,(--f)

Wz - максимальная мощность, зарегистрированная приемником 9; К2 - коэффициент пропорциональности, определяемый расчетным путем или экспериментально.

Формула изобретения

Анализатор высщих типов волн, содержащий отрезок 1ВОЛНОВОД1НОЙ линии передач;и, являющийся внутренким проводником многомодовой коаксиальной линии, поглотители, расположевные на короткозамкнутом конце каждой линии, щели связи, равномерно размещенные по окружности внутреннего проводника коаксиальной линии, отличающийся тем, что, с целью определения положения плоскости полярнзации воли Яц и HZI и уровня мощности каждой волны в щироком диапазоне частот, отрезок волноводной линии выполнен круглым, ж открытому концу его подключен отрезок аналогичного круглого волновода .с возможностью вращения вокруг продольной

:OiCH, яа жотором установлен ивдикатор положеЕия ПЛОСКО|СТ1И поляризации ;и уровня мощности, причем отрезки круглых волноводов заполнены диэлектриком, а щели выполнены продольными и их количество равно четырем.

Источники информации, принятые во влимайие при экспертизе:

1.IEEE Transactions on Electromagnetic compatibility, vol. EMC-8, 1966, p. 29.

2.Авторское свидетельство СССР № 388327, кл. Н 01 Р 5/14, 1973 (прототип).