Устройство для измерения мощности свч колебаний
Изобретение м.б. использовано для контроля и измерения мощности непрерывных и импульсных СВЧ-сигналов. Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение частотного диапазона. Введение электромеханич.преобразователя (ЭМП) позволяет осуществить полную развязку между сигналом модуляции и измеряемым сигналом и измерять амплитуду наведенной ЭДС на частоте 1-й гармоники, к-рая в 5-10 раз превосходит амплитуду 2-й гармоники. Во столько же раз повьппается чувствительность преобразования . Макс.амплитуда ЭДС 1-й гармоники в катушке наблюдается при глубине модуляции магн. поля, равной ширине линии поглощения ферромагн. резонанса. Уменьшение глубины модуляции снижает граничную частоту рабочего диапазона. ЭМП представляет собой пьезоэл, пластинку 19, на грани к-рой нанесены электроды 20 и 21. Ферритовый эл-т 16 расположен внутри трубки 22 из кварцевого стекла между кварцевыми стержнями 23 и 24 и упруго зажат скобЬй 25 и широкой стенкой волновода 15 вместе с ЭМП, что позволяет осуществить механич. связь пьезоэлектрика с эл-том 16. 2 ил. 20 2Г J3 25
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 С 01 Р 21/06
ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3962411/24-09 (22) 09.10.85 (46) 30.11.87, Бюл. К 44 (72) О. Г. Фомин (53) 621. 317. 37 (088.8) рд 19 25
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Московский энергетический институт. Труды, 1975, вып. 278, с. 138 142.
Авторское свидетельство СССР
Р 1004904, кл. G О 1 Р 21/06, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ СВЧ-КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение м.б. использовано для контроля и измерения мощности непрерывных и импульсных СВЧ-сигналов. Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение частотного диапазона. Введение электромеханич.преобразователя (ЭМП) позволяет осуществить полную развязку между сигналом модуляции и измеряемым сигналом и измерять амплитуду наведенной ЭЛС на частоте 1-й гармоники, к-рая в 5-10 раз превосходит амплитуду 2-й гармоники. Во столько же раз повышается чувствительность преобразования. Макс. амплитуда ЭДС 1-й гармоники в катушке наблюдается при глубине модуляции маги. поля, равной ширине линии поглощения ферромагн, резонанса . Уменьшение глубины модуляции снижает граничную частоту рабочего диапазона. ЭМП представляет собой пьезоэл. пластинку 19, на грани к-рой нанесены электроды 20 и 21. Я
Ферритовый эл-т 16 расположен внутри трубки 22 из кварцевого стекла между кварцевыми стержнями 23 и 24 и упруго зажат скобой 25 и широкой стенкой С, волновода 15 вместе с ЭМП, что позволяет осуществить механич. связь пьезоэлектрика с эл-том 16. 2 ил.
1355937
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения мощности непрерывных и импульсных СВЧ-сигналов.
Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение частотного диапазона.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения мощности СВЧ-колебаний; на фиг. 2 схема ферритового и электромеханического преобразователей.
Устройство для измерения мощности
СВЧ-колебаний содержит ферритовый преобразователь 1, связанный с ним электромагнит 2, модулятор 3 второй выход которого соединен с входом электромеханического преобразователя
4:, выход которого механически связан с ферритом ферритового преобразователя 1, Выход ферритового преобразователя 1 подключен к калибратору 5 и блоку 6 обработки преобразованного сигнала, включающему последовательно соединенные аттенюатор 7, усилитель
8 и вольтметр 9, а высокочастотный выход ферритового преобразователя 1 соединен с блоком 10 перестройки и стабилизации ферритового преобразователя по частоте, состоящим из последовательно соединенных полупроводникового преобразователя 11, блока
12 стабилизации поля и блока 13 перестройки поля, первый выход которого соединен с электромагнитом 2, второй выход — с блоком 14 коррекции преоб —— разованного сигнала, Выход блока 14 соединен с управляющим входом усилителя 8, а первый выход модулятора
3 — с вторым входом блока 12 стабилизации поля, Ферритовый преобразователь 1 состоит из отрезка прямоугольного волновода 15 сечением axb, внутри котороа
ro на расстоянии — от узкой стенки
4 расположен ферритовый элемент 16, выполненный в виде сферы. Вокруг сферы по ее экватору намотана катушка 17 йз микропровода, выход которой через изолирующую втулку 18 соединен с блоком 6 обработки преобразованного сигнала. Электромеханический преобразователь 4 может представлять собой пьезоэлектрическую пластинку
19, на грани которой нанесены электроды 20 и 21. Ферритовый элемент
55.16 расположен вн:утри тонкостенной трубки 22 из кварцевого стекла между кварцевыми стержнями 23 и 24 и упруго зажат скобой 25 и широкой стенкой волновода 15 вместе с электромеханическим преобразователем, что позволяет осуществить эффективную механическую связь пьезоэлектрика с ферритовым элементом 16.
Устройство для измерения мощности
СВЧ-колебаний работает следующим образом.
СВЧ-колебания,,мощность которых необходимо измерить, подаются на высокочастотный вход ферритового преобразователя 1. Электромеханический преобразователь, на электроды 20 и
21 которого поступает гармонический сигнал модулятора 3 с частотой F осуществляет упругую деформацию ферритового элемента 16, в результате чего происходит модуляция его резонансной частоты. CB I-сигнал, поступающий на вход полупроводникового преобразователя 11, вблизи ферромагнитного резонанса оказывается промодулированным по амплитуде с частотой модуляции, причем глубина модуляции и фаза огибающей зависят от величины и знака расстройки ферритового преобразователя 1 относительно частоты измеряемого СВЧ-сигнала. Продетектированный сигнал с полупроводникового преобразователя 11 поступает в блок
12, содержащий фазовый дискриминатор и вырабатывающий сигнал ошибки, который поступает в блок 13, осуществляющий точную настройку ферритового преобразователя 1 на частоту СВЧ-сигнала. Опорный сигнал на фазовый дискриминатор поступает от модулятора 3 °
Преобразованный сигнал на частоте модуляции F пропорциональный мощности СВЧ- сигнала, поступает из ферритового преобразователя 1 в блок 6, где усиливается и подается на отсчетное устройство (вольтметр) напряжение, пропорциональное частоте СВЧ-сигнала, поступающее из блока 13 14 преобразуется в нем в сигнал коррекции частотой неравномерности коэффициента преобразования ферритового преобразователя 1, который поступает в блок 6, где и осуществляется коррекция путем изменения коэффициента усиления усилителя 8. При подготовке к измерениям и периодически в процессе измерения производится проверка
3 1355937 4 постоянства коэффициента усиления блока 6. Для этой цели к входу блока
6 подключается калибратор 5, сигнал которого, обработанный в блоке 6, сравнивается с номинальным, устанавливаемым при аттестации. По результатам сравнения осуществляется коррекция коэффициента усиления усилителя 8, Влияние периодического давления ð эквивалентно воздействию на образец переменного магнитного поля. Таким образом осуществляется модуляция магнитного поля ферритового преобразователя с частотой Р. Это приводит к по- )5 явлению нутационных колебаний вектора намагниченности феррита и, в конечном счете, появлению спектра наведенной ЭДС в катушке ферритового преобразователя. Амплитуды спектральных 2о составляющих наведенной ЭДС пропорциональны мощности СВЧ-колебаний.
Измеряемый сигнал с катушки преобразователя подается в блок обработки преобразованного сигнала. 25
Введение электромеханического преобраэователя позволяет осуществить полную развязку между сигналом модуляции и измеряемым сигналом и, как ЗО следствие, измерять амплитуду наведенной ЭДС на частоте первой гармоники F которая в 5-10 раз превосходит амплитуду второй гармоники. Примерно во столько же раз повышается чувствительность преобразования. Кроме того, максимальная амплитуда ЭДС первой гармоники в катушке наблюдается при глубине модуляции магнитного поля, равной ширине линии погло- 40 щения ферромагнитного резонанса.
Уменьшение глубины модуляции позволяет снизить граничную частоту рабочего диапазона и приблизиться к теоретической границе, которая определяется условием насыщения феррита.
Формулаизобретения
Устройство для измерения мощности
СВЧ-колебаний, содержащее ферритовый преобразователь, установленный в зазоре электромагнита, последовательно соединенные полупроводниковый преобразователь, блок стабилизации поля и блок перестройки поля, первый выход которогб соединен с входом электромагнита, а сверхвысокочастотный выход ферритового преобразователя соединен с входом полупроводникового преобразователя, второй вход блока стабилизации поля соединен с первым выходом модулятора, а также последовательно соединенные аттенюатор, усилитель и вольтметр, блок коррекции преобразованного сигнала, . выход которого соединен с управляющим входом усилителя, а вход соединен с вторым выходом блока перестройки поля, калибратор, выход которого соединен с выходом ферритового преббразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения частотного диапазона, введен электромеханический преобразователь, вход которого соединен с вторым выходом модулятора, а выход механически связан с ферритом ферритового преобразователя, причем выход ферритового преобразователя соединен с входом аттенюатора.
1355937
Составитель Е. Адамова
Техред А. Кравчук
Корректор Г. Решетник
Редактор Л. Веселовская
Подписное
Заказ 5790/40 Тираж 730
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная,4
