Измеритель мощности сверхвысоких частот Советский патент 1981 года по МПК G01R21/00 

I

Изобретение относится к радио ехйике и может использоваться в метрологии и измерительной технике в качестве образцового ваттметра.

Известен измеритель мощности, который представляет собой помещенную внутри волновода металлическую пластину; пластина укреплена на тонком стержне, один конец стержня выходит через -отверстие в узкой стенке волновода наружу и помещается в масляной сшортизатор. К другому концу стержня прикреплена тонкая кварцевая нить, с помощью которой он подвешивается в волноводе. Нить соединена с осью верньерной головки, на которую нанесены деления в градусах. Внутри волновода вблизи пластины размещены согласующие диафрагмы С Наиболее близким к предложенному является измеритель мощности сверхвысоких частот, содержащий подвижный элемент, расположенный в волноводной системе, корректирукиций соленоид, автоматическую систему регулирования тока корректирукндего соленоида, включаихаую датчик перемещений с преобразовательно-усилительной схемой и индикатор 2.

Недостатком известных измерителей мощности пондеромоторного типа является низкая точность, обусловленная неточностью измерения удельного момен.та кручения нити, погрешностью определения электрического калибровочного коэффициента. Недостатком известных ваттметров является также необходимость изготовления приборов по высоtoкому классу точности.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для этой цели в измерителе мощное-

t5 ти.сверхвысоких частот, содержащем подвижный элемент, расположенный в волноводной системе, корректирующий соленоид, автоматическую систему регулирования тока корректирующего соленоида, включающую датчик перемещений с преобразовательно-усилительной схемой, и индикатор, волноводная система выполнена в виде двух резонаторов с элементами связи с источником измеряемой мощности и датчиком перемещений, при этом одна из торцовых стенок резонатора выполнена в .виде жестко связанных между собой двух стаканов, внутри одного из которых расположен корректирующий соленоид, зак

репленный на неподвижной платформе, жестко связанный с резонаторами, при этом стаканы, корректирующий соленоид и неподвижная платформа выполнены из сверхпроводящего материала..

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Измеритель мощности сверхвысоких частот сЬдержит торцовые стенки 1 и 2 измерительного резонатора 3 и резонатора 4 подводимой мощности, выполненные в виде стаканов, жестко соединенных между сдобой соединительным сверхпроводниковым стержнем 5, стенки образуют подвижный элемент (поршень) б, внутри которого размещен корректирующий соленоид 7, жестко скрепленный с неподвижной платформой 8. Усилитель 9 с включенным в цепь обратной связи его измерительным резонатором 3 образуют измерительный генератор, выход которого подключен- к одному из входов фазового детектора 10, к другому входу которого подключен эталонный генератор 11. Выход фазового детектора 10 соединен с регулируемым источником тока 12 через усилитель 13. Последовательно с регулируемым источником тока 12 включены индикатор 14 и корректирующий соленоид 7. Резонатор 4 подводимой мощности включен на проход между генератором 15, мощность которого необходимо определить, и нагрузкой 16.

Устройство работает следующим образом.

Частота измерительного генератора однозначно связана с положением поршня 6, так как измерительный резонатор 3 с торцовой стенкой 1 включен в цепь обратной связи измерительного генератора. При включении устройства сигналы с выходов измерительного генератора и эталонного генератора 11 подаются на фазовый детектор 10. При этом на выходе фазового детектора 10 появляется сигнал ошибки, который через усилитель 13 подается на вход регулируемого источника тока 12, изменяющего силу тока в цепи 7-12-14-7 до :тех пор, пока поршень б не займет определенное положение, при котором частота измерительного резонатора 3, а следовательно и измерительного генератора, не станет равной частоте эталонного генератора 11. При подключении генератора 15, мощность которвгр необходимо определить, нарушается баланс сил, действукядих на поршень 6; к подъемной силе корректирующего соленоида 7 добавляется сила действукнцая со стороны сверхвысокочастотного поля резонатора 4. Посколку сила тяжести остается неизменной, то поршень 6 поднимается. При этом изменяется частота измерительного генератора, и появляется управлянхций

сигнал на входе регулируемого источника тока 12, Сила тока в цепи 7-1214-7 изменяется до тех пор, пока поршень не займет положение, которое он занимал до подачи сверхвысокочастотной мощности. Изменения тока в Д1епи регистрируются индикатором 14. Неподвижная платформа 8 защищает торцовую стенку 2 от воздействия магнитного поля корректирующего соленоида 7, и фиксирует корректирующий соленоид 7 в .определенном положении.

Наиболее точно из всех физических величин в настоящее время можно измерять частоту, поэтому выполнение в

измерителе мощности подвижного элемента, установленного в волноводной системе, в виде двух жестко соединенных между собой стаканов ир сверхпрог, водимого «1атериала, образующих торцовые стенки измерительного и проходного резонаторов, и включение измерительного резонатора в цепь обратной связи измерительного генератора, выход которого, как и выход эталонного

генератора, соединен, со входом фазового детектора, выход которого через усилитель соединен с регулируемым источником тока, включенным последовательно с измерителем тока и корректирующим сверхпроводящим соленоидом,

расположенным внутри стакана, являющегося торцовой стенкой измерительного резонатора, и жестки закрепленным на сверхпроводящей платформе, кото- , рая, в свою очередь, жестко соединена с резонаторами, позволяет повысить точность измерения мощности.

Предварительные расчеты, проведенные во ФТЙНТ АН Украинской ССР, показывают, что предлагаемый измеритель мощности имеет более высокую точность, чем известное устройство и может обеспечить точность не хуже чем 10.

формула изобретения.

Измеритель мощности сверхвысоких частот, содержащий подвижный элемент,

расположенный в волноводной системе, корректирующий соленоид, автоматическую систему регулирования тока корректирующего соленоида, включающую датчик перемещений с преобразовательно- усилительной схемой, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, волноводная система выполнена в виде двух резонаторов с элементами связи с источником измеряемой мощности и

датчиком перемещений, при этом одна из торцовых стенрк резонатора выполнена в виде жестко связанных между собой двух стаканов, внутри одного из которых расположен корректирующий

соленоид, закрепленный на неподвижной платформе, жестко связанный с резонаторг1ми, при этом стаканы /кор ректирующий соленоид и неподвижная |Платформа выполнены из сверхпроводятцего материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мнрский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М., Энергия, 1975,

с. 362.

2.Пондематорное действие электромагнитного поля (теория и приложения).

Под ред.- проф. Р.А.Валитова, М., Советское радио, 1975, с. 186 - 187 (прототип).