Спосіб визначення довжини хвилі в металодіелектричному хвилеводі

Реферат: Спосіб визначення довжини хвилі в металодіелектричному хвилеводі (МДХ) належить до мікрохвильової техніки. Спосіб заснований на аналізі результатів вимірювання сигналів з датчика потужності, що збуджується поперечною щілиною, розташованою на відомій відстані від кінця хвилеводу, і сигнал з детектора вимірюється при послідовному підключенні короткозамикача і погодженого навантаження. Технічним результатом є визначення довжини хвилі в МДХ будь-якого типу та можливість автоматизувати процес вимірювання в смузі частот хвилеводу. UA 100059 C2 (12) UA 100059 C2 UA 100059 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Спосіб вимірювання належить до мікрохвильової техніки і може бути використаний для вимірювання довжини хвилі в металодіелектричному хвилеводі (МДХ). Відомий спосіб вимірювання довжини хвилі заснований на використанні вимірювальної лінії (Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: учеб. пособ. для вузов. / Ф.В. Кушнир. - Л: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.). Електромагнітна енергія від генератора НВЧ надходить у вимірювальну лінію, навантажену на короткозамикальну провідну пластину. Повністю відбившись від короткозамикача, НВЧ енергія проходить через вимірювальну лінію у зворотному напрямі і поглинається у вбудованому в НВЧ генератор вентилі. В результаті інтерференції падаючої і відбитої хвиль в лінії встановлюється режим стоячих хвиль. Відстань між сусідніми мінімумами дорівнює половині довжини хвилі в хвилеводі. Вимірювальна лінія є відрізком хвилеводу, посередині, уздовж широкої стінки, якого прорізана щілина. У щілині розташований зонд, що збуджується електричним полем коливання. Зонд може переміщатися уздовж вимірювальної лінії в обох напрямах. При переміщенні зонда напруга, що наводиться на ньому, змінюється відповідно до розподілу поля уздовж хвилеводу. Це викликає відповідну зміну вихідного струму детектора, безпосередньо пов'язаного з зондом, і показання індикатора. Відлічивши за шкалою вимірювальної лінії положення зонда в двох сусідніх мінімумах, визначається довжина хвилі в хвилеводі. Недоліком є те, що розглянутий спосіб вимірювання довжини хвилі може бути використаний лише для порожнистих хвилеводів і не придатний для МДХ. Найбільш близьким способом вимірювання довжини хвилі є спосіб, заснований на використанні рухливого короткозамикача (Винокуров В.И. Электрорадиоизмерения: учеб. пособ. для радиотехнич. спец. вузов / В.И. Винокуров, С.И. Каплин, И.Г. Петелин; Под ред. В.И. Винокурова, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986.-351 с.). Електромагнітна енергія від генератора НВЧ находить у хвилевід, навантажений на рухливий короткозамикач. Повністю відбившись від короткозамикача НВЧ енергія проходить через хвилевід у зворотному напрямі і поглинається у вбудованому в НВЧ генератор вентилі. В результаті інтерференції падаючої і відбитої хвиль в лінії встановлюється режим стоячих хвиль, тобто в даному випадку відстань між сусідніми мінімумами дорівнює половині довжини хвилі в хвилеводі. У хвилеводі прорізано щілину, в якій розташований детектор, що збуджується електричним полем коливання. При переміщенні короткозамикача напруга, що наводиться на нерухомому зонді, змінюється відповідно до розподілу поля уздовж хвилеводу. Відлічивши за шкалою положення короткозамикача в двох сусідніх мінімумах, визначається довжина хвилі в хвилеводі. Недоліком цього способу є неможливість виготовлення такого короткозамикача в МДХ з причини того, що він заповнений діелектриком. В основу винаходу поставлено задачу розробки способу визначення довжини хвилі в МДХ, який реалізується шляхом використання нерухомого короткозамикача. Функціональна схема вимірювальної установки подана на кресленні. Сигнал від генератора 1, через МДХ 2 надходить в навантаження 3. Аналіз поля здійснюється датчиком потужності 4 (що складається з квадратичного детектора 5 і щілини 6), збуджуваного через поперечну щілину 6, що прорізана в широкій стінці МДХ 2 на відстані L. До датчика потужності 4 приєднаний пристрій індикації 7. Сигнал з детектора 5 визначається співвідношенням  4L   2  , U  kE г 1  Г 2  2Г cos     B      де k - коефіцієнт передачі датчика потужності 4; 45 50 55 2 E г - квадрат модуля комплексної амплітуди хвилі, пропорційний потужності генератора 1; Г - модуль комплексного коефіцієнта віддзеркалення навантаження 3;  - фаза комплексного коефіцієнта віддзеркалення навантаження 3;  В - довжина хвилі в МДХ 2; L - відстань від поперечної щілини до навантаження 3. При підключенні до МДХ 2 нерухомого короткозамикача як навантаження 3 і враховуючи те, що детектор 5 збуджується поперечною складовою магнітного поля, для якої Г=1 і =0°, сигнал з детектора 5 дорівнює  2L  2 . UКЗ  4kE г cos 2       B  При підключенні до МДХ 2 як навантаження 3, погодженого навантаження (Г=0), сигнал з детектора 5 має вигляд 1 UA 100059 C2 2 UCH  k  E г . Відношення сигналів з детектора 5 при підключенні до МДХ 2 короткозамикача і погодженого навантаження визначається наступним співвідношенням 5 10 15  2L  UКЗ .  4 cos 2      UСН  B  Звідки вираз для довжини хвилі в хвилеводі запишеться таким чином 2L . B   UКЗ     UCH  arccos   2      UКЗ Визначаючи відношення сигналів з детектора 5 при почерговому підключенні UCH короткозамикача і погодженого навантаження, а також знаючи відстань від кінця хвилеводу до детектора 5, легко визначається довжина хвилі в МДХ 2. Таким чином, запропоновано спосіб визначення довжини хвилі в МДХ, для реалізації якого використаний нерухомий короткозамикач і погоджене навантаження, при тому ж датчику потужності, що і в прототипі. Це дозволяє визначити довжину хвилі в МДХ будь-якого типу і дає можливість автоматизувати процес вимірювання в смузі частот хвилеводу. Технічний результат полягає в можливості вимірювання довжини хвилі в будь-якому заповненому діелектриком хвилеводі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 Спосіб визначення довжини хвилі в металодіелектричному хвилеводі, заснований на аналізі результатів вимірювання сигналів з датчика потужності, що збуджується поперечною щілиною, який відрізняється тим, що щілина розташовується на відстані L від кінця хвилеводу, сигнал з детектора вимірюють при послідовному підключенні короткозамикача і погодженого навантаження, а довжину хвилі визначають за формулою: 2L , B   UКЗ     UCH  arccos   2      де: L - відстань від кінця хвилеводу до поперечної щілини, UКЗ - сигнал з детектора при підключенні нерухомого короткозамикача, UСН - сигнал з детектора при підключенні погодженого навантаження. 2 UA 100059 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3