Патент ссср 402832

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.1.1971 (Л" 1624661/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 19.Х.1973. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 28.III.1974 б 01г 29/08

Государотвенны и комитет

Совета Министров СССР по делам изооретеиий и открытий

21.31?.328 (088.8) Автор изобретения

Л. Н. Вершинина

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ В ОТКРЫТЫХ СВЧ-СИСТЕМАХ

Предлагаемое изобретение может быть использовано в квазиоптике, антенной технике, радиоинтроскопии.

Известно устройство для измерения амплитудно-фазового распределения. поля в открытых СВЧ-системах, содержащее канал формирования опорного поля, канал с исследуемым объектом и систему сравнения опорного и исследуемого полей.

Однако в известных устройствах, например, при больших размерах измеряемого поля и поля опорной волны возникает опасность искажения структуры полей из-за неоднородности полупрозрачной пластины, используемой для совмещения фронтов, так как в СВЧдиапазоне трудно создать однородную полупрозрачную пластину большой площади.

С целью повышения точности при измерениях в непосредственной близости к исследуемому объекту в систему сравнения предлагаемого устройства вводится дополнительное металлическое зеркало, которое устанавливается на пути распространения опорной волны так, чтобы отраженная от него опорная волна шла параллельно (перпендикулярно) исследуемой волне и не перекрывалась бы с ее поле,м.

На чертеже дан один из вариантов предлагаемого устройства.

Устройство состоит из трех основных узлов, разграниченных пунктирными контурами: канала 1 с исследуемым объектом, канала 2 формирования опорного поля и системы срав5 нения 3.

Канал 1 содержит направленный ответвитель 4, служащий для разделения СВЧ-мощности в опорный и исследуемый каналы, и объект исследования (открытое СВЧ-устрой10 ство, в котором необходимо измерять АФР поля). Канал 2 содержит линзовую линию 5, формирующие опорное поле, поворотные зеркала 6 и измерительный фазовращатель 7.

Система сравнения 3 содержит зеркало 8, на15 правляющес опорную волну параллельно исследуемой волне, и двухзондовую систему индикации 9, состоящую из двух жестко связанных опорного и сигнального зондов, представляющих собой волноводные антенны в

20 виде открытого конца волновода и включенных соответственно в Е и Н-плечи двойного волноводного Т-моста, и детектора, выходящего на регистрирующее устройство. Система индикации механически связана с систе25 мой перемещения 10.

Измерения АФР поля в исследуемом объекте производятся следующим образом.

Устройство располагается таким образом, что СВЧ-мощность поступает слева и на от30 ветвителе 4 разделяется в опорный и иссле.

402832

à — — — — — -1!

3I

08 I

45 9

J!

Составитель Э. Гилинская

Редактор М. Афанасьева Техред А, Камышникова Корректор E. Михеева

Заказ 660/1 Изд. ¹ 2090 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, OK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, 2 ду емый кана t t. Длина опорного канала выбирается такой, что радиус кривизны фронта поля излучения линзовой линии, поступающего в систему сравнения, достаточно велик для того, чтобы фазу опорного поля можно было считать постоянной в пределах перемещения зонда, необходимых для измерения. При перемещении системы индикации один зонд (сигнальный) сканирует вдоль фронта опорной волны и принимает сигнал В(х) << 1(где В— амплитуда опорного поля, тр — его фаза, х— координата на линии перемещения); другой зонд (опорный) сканирует в исследуемом поле и принимает соответственно сигнал

А(х)е- < 9 исследуемого поля. В случае плоского опорного поля В и ф являются постоянными:величинами (не зависят от х). Сигналы с обоих зондов поступают в волноводный

Т-мост и складываются на детекторе, включенном в выходном плече моста. Распределение интенсивности суммарного сигнала C (õ) содержит всю информацию о фазовом и амплитудном распределении измеряемого поля.

Фазовое распределение находится по обычной формуле

cos (р (x) — ф (х)) = + где В и ф — постоянны, а А(х) снимается системой индикации при отключенном опорном зонде.

С помощью измерительного фазовращателя

7 или путем изменения длины пути опорной волны с помощью, прецизионного перемещения одного из зеркал производится компен. сация сигналов с обоих зондов до получения минимального суммарного сигнала. Показания фазовращателя, снимаемые при перемещении пробника, непосредственно дают распределение гр (х) фазы исследуемого поля.

Измерение распределения амплитуды поля

А (х) производится при отключенном опорном зонде.

Погрешность измерения амплитуды такая же, как в обычных зондовых методах. Погрешность измерения фазового распределения

ЛЛ определяется стабильностью частоты — исЛ точника СВЧ-мощности. Эта ошибка определения фазы Дгр равна

Д 2 Ad.ДЛ а для Л » ДЛ, где bÌ вЂ” разница длин путей исследуемого и опорного сигналов. Оценка этой ошибки для СВЧ-генератора типа клинотрона на длине волны Л = 1,5 мм, имеюлл щего частотную стабильность — = 7 ° 10 ! (которую дают серийные блоки питания) при

5 М = 120 см, обеспечивающем достаточно плоский опорный фронт в пределах размера апертуры измерений 2а = 40 (характерный квазиоптический размер), дает значение

Дгр = 2 — 2,5 . Дополнительную ошибку вно10 сит погрешность фазовращателя, которая составляет 1,5 — 2 .

Предлагаемое устройство может быть использовано в высокочастотной части СВЧ-диапазона вплоть до длины волны, равной

15 0,5 мм. При меньших длинах волн зондирование поля с помощью пробника поля затруднено.

С помощью предлагаемого устройства на длине волны = 1,5 мм измеряются АФР в

20 различных поперечных сечениях линзовой квазиоптической линии, а также после некоторых квазиоптических элементов.

Предмет изобретения

25 Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в открытых СВЧсистемах, содержащее канал с исследуемым объектом, канал формирования опорного поля, систему сравнения исследуемого и опор30 ного полей, жестко связанные опорный и сигнальный зонды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при измерениях в непосредственной близости к исследуемому объекту, в системе сравнения установлено

35 зеркало так, чтобы отраженная от него опорная волна шла параллельно (перпендикулярно) исследуемой волне, а опорный зонд выполнен перемещаемым вдоль фронта опорной волны.