NO136678B

NO136678B -

Info

Publication number: NO136678B
Application number: NO754057A
Authority: NO
Inventors: J J Solheim
Original assignee: Dnn Aluminium A S
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1977-07-11
Also published as: NO754057L

Description

I patent nr. 113581 er det beskrevet en anordning for indikering In patent no. 113581, a device for indication is described

av bølgelengden for en elektromagnetisk stråling, som er særlig egnet for bruk ved stråling innenfor det superhøyfrekvente område, of the wavelength of an electromagnetic radiation, which is particularly suitable for use in radiation within the super-high-frequency range,

og som kan brukes for indikering av bølgelengder for så vel CW- and which can be used for indicating wavelengths for both CW

som modulerte signaler. Anordningen er så følsom at den kan brukes selv ved meget lave energinivåer. as modulated signals. The device is so sensitive that it can be used even at very low energy levels.

Den beskrevne anordning omfatter en underkritisk dimensjonert The described device comprises a subcritically dimensioned one

bølgeleder som tilføres den strålingsenergi hvis bølgelengde skal indikeres, samt anordninger for sammenlikning av strålings- waveguide which is supplied with the radiation energy whose wavelength is to be indicated, as well as devices for comparing radiation

energiens nivå på steder i avstand fra hverandre langs lengden av bølgelederen. Anordningen bygger på den erkjennelse the energy level at points spaced apart along the length of the waveguide. The device is based on that recognition

at i en underkritisk dimensjonert bølgeleder er dempningskonstanten that in a subcritically dimensioned waveguide the attenuation constant is

for lederen entydig avhengig av strålingsenergiens bølgelengde. for the conductor uniquely dependent on the wavelength of the radiant energy.

Ved å observere forholdet mellom energinivåene for strålingsenergien By observing the relationship between the energy levels of the radiant energy

i to punkter som ligger i forutbestemt,kjent avstand fra hverandre langs lengden av den underkritisk dimensjonerte bølgeleder, er det følgelig mulig ved hjelp av egnete midler å oppnå en direkte in two points located at a predetermined, known distance from each other along the length of the subcritically dimensioned waveguide, it is therefore possible by means of suitable means to obtain a direct

indikering av bølgelengden for vedkommende strålingsenergi. indication of the wavelength of the radiation energy in question.

I henhold til patentet kan indikeringen oppnås ved hjelp av According to the patent, the indication can be achieved by means of

forskjellige anordninger, alt etter den type signaler som foreligger og høyden av signalnivået ved inngangen til bølge- different devices, depending on the type of signals present and the height of the signal level at the entrance to the wave

lederen, idet det for energitilførsel til indikeringsmidlene the conductor, as it supplies energy to the indicating means

hensiktsmessig anvendes detektorer, f.eks. silisium-krystaller i de to sammenlikningspunkter. detectors are suitably used, e.g. silicon crystals in the two comparison points.

Hvis strålingsenergien foreligger som modulerte signaler eller If the radiation energy is available as modulated signals or

som CW med lavt inngangsnivå, anvendes det herunder en anordning hvor utgangsenergiene fra de to detektorer blir underkastet passende forsterkning som er identisk med hensyn til grad og tids-forsinkelse og deretter ført til hver sin av stråleavbøynings- as CW with a low input level, a device is used below where the output energies from the two detectors are subjected to suitable amplification which is identical with regard to degree and time delay and then led to each of the beam deflection

anordningene i et katodestrålerør. De to stråleavbøyningsanordninger vil da tilsammen bevirke en stråleavbøyning som direkte svarer til forholdet mellom energinivåene- i sammenlikningspunktene. the devices in a cathode ray tube. The two beam deflection devices will then together cause a beam deflection which directly corresponds to the ratio between the energy levels in the comparison points.

For å kunne bruke forsterkerne for indikering av bølgelengden To be able to use the amplifiers for indicating the wavelength

for CW strålingsenergi, er det hensiktsmessig å underkaste for CW radiant energy, it is appropriate to submit

strålingsenergien en modulering, f.eks. sinusformet før energien the radiation energy a modulation, e.g. sinusoidal before the energy

når frem til detektorene i sammenlikningspunktene, slik at energinivåene i disse punkter vil variere mellom en minimum- og en maksimum-verdi. reaches the detectors in the comparison points, so that the energy levels in these points will vary between a minimum and a maximum value.

I patentet er det beskrevet hvorledes det herunder, ved CW strålingsenergi vil oppnås en sammenhengende vektor på skjermen i katode-strålerøret. I henhold til et spesielt trekk ved anordningen i henhold til <p>atentet kan herunder de to detektorer som er anordnet i hvert sitt av de to sammenlikningspunkter langs lengden av bølge-lederen være utført med innbyrdes forskjellig koblingsgrad hvorved energiseringen av den ene avbøyningsanordning i katodestrålerøret kan gjøres relativt sterkere enn energiseringen av den annen avbøynings-anordning. På denne måte er det mulig å oppnå en optimal variasjon i verdien av den vinkel cp som vektoren danner med x-aksen på In the patent, it is described how below, with CW radiation energy, a continuous vector will be obtained on the screen in the cathode ray tube. According to a special feature of the device according to <p>attent, the two detectors which are arranged in each of the two comparison points along the length of the waveguide can be made with a mutually different degree of coupling whereby the energization of the one deflection device in the cathode ray tube can be made relatively stronger than the energization of the second deflection device. In this way, it is possible to achieve an optimal variation in the value of the angle cp that the vector forms with the x-axis

skjermen slik at det oppnås en optimal avlesningsnøyaktighet. screen so that optimum reading accuracy is achieved.

Under den praktiske bruk av den anordning som er omtalt ovenfor, During the practical use of the device discussed above,

blir gjerne forskjellen i energiseringen av katodestrålerørets avbøynLngsanordnlnger av praktiske grunner oppnådd ved svekking av koblingen for den detektor som ligger nærmest inngangsenden av bølge-lederen. Denne svekking medfører imidlertid en nedsettelse av følsomheten for hele utstyret. For practical reasons, the difference in the energization of the cathode ray tube's deflection devices is often achieved by weakening the coupling for the detector which is closest to the input end of the waveguide. This weakening, however, entails a reduction in the sensitivity of the entire equipment.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å overvinne denne ulempe, The present invention aims to overcome this disadvantage,

samtidig som det blir mulig å eliminere ikke ønskede signaler med bølgelengde utenfor det egentlige måleområde. while at the same time it becomes possible to eliminate unwanted signals with a wavelength outside the actual measurement range.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at inngangsenden According to the invention, this is achieved by the input end

for bølgelederen er utformet og dimensjonert slik at minimum for den standbølge som settes opp i bølgelederen, ved avskjæringsfrekvensen faller sammen med det målepunkt som ligger nærmest inngangsenden i bølgelederen. Den detektor som ligger i dette målepunkt vil følgelig påtrykkes et minimalt, fortrinnsvis intet, energinivå, mens den detektor som ligger i det annet målepunkt, for the waveguide is designed and dimensioned so that the minimum for the standing wave set up in the waveguide, at the cut-off frequency, coincides with the measuring point which is closest to the input end of the waveguide. The detector located in this measuring point will consequently be impressed with a minimal, preferably zero, energy level, while the detector located in the other measuring point,

i større avstand fra inngangsenden for bølgelederen, stadig ligger i et felt og får signalpåtrykk. Ved en signal-bølgelengde som tilsvarer bølgelederens avskjæringsfrekvens, vil det således overhodet ikke opptre noen energisering av den avbøyningsanordning i katodestrålerøret som tilsvarer den detektor som ligger nærmest at a greater distance from the input end of the waveguide, is constantly in a field and receives signal pressure. At a signal wavelength that corresponds to the cut-off frequency of the waveguide, no energization of the deflection device in the cathode ray tube corresponding to the nearest detector will thus occur at all

inngangsenden i bølgelederen, slik at det på skjermen vil vises en vektor som står vinkelrett på aksen for denne avbøynings- the input end in the waveguide, so that a vector perpendicular to the axis of this deflection will appear on the screen

anordning. En aldri så liten økning av signalbølgelengden i forhold til den bølgelengde som tilsvarer avskjæringsfrekvensen, device. An ever so small increase of the signal wavelength in relation to the wavelength corresponding to the cutoff frequency,

vil imidlertid resultere i en energisering av denne avbøynings- will, however, result in an energization of this deflection-

anordning og ytre seg ved en tilsvarende vinkelstilling av vektoren. arrangement and manifest itself in a corresponding angular position of the vector.

Ved å utføre de to detektorer med samme koblingsgrad kan det herunder By performing the two detectors with the same degree of coupling, the following can be achieved

oppnås en vesentlig økning av anordningens følsomhet, samtidig som variasjonen i verdien av vinklen cp blir optimal, med derav følgende mulighet for maksimal avlesningsnøyaktighet. a significant increase in the device's sensitivity is achieved, while at the same time the variation in the value of the angle cp becomes optimal, with the consequent possibility of maximum reading accuracy.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen, kan det også According to a further feature of the invention, it can also

ved eller nær den belastede ende av bølgelederen anordnes en tredje detektor som, når den treffes av signalenergi bevirker blokkering av de to øvrige detektorer. Da slik energisering av den tredje detektor bare kan foregå ved hjelp av energi som ikke dempes helt ned i bølgelederen, altså energi som har en bølgelengde som er mindre enn utstyrets avskjærings-bølgelengde, vil indikerings-utstyret blokkeres, og altså ikke gi noen indikering for mindre bølgelengder. at or near the loaded end of the waveguide, a third detector is arranged which, when hit by signal energy, causes blocking of the other two detectors. Since such energization of the third detector can only take place with the help of energy that is not attenuated all the way down in the waveguide, i.e. energy that has a wavelength that is smaller than the equipment's cut-off wavelength, the indicating equipment will be blocked, and thus not give any indication for shorter wavelengths.

På vedføyde tegning er det skjematisk vist hvorledes anordningen i henhold til oppfinnelsen virker. The attached drawing shows schematically how the device according to the invention works.

Fig. 1 viser anordningen av bølgelederen, med katodestrålerøret. Fig. 1 shows the arrangement of the waveguide, with the cathode ray tube.

Fig. 2-4 viser kurveformen for standbølgen i bølgelederen ved forskjellige bølgelengder for inngangs-signalenergien. Fig. 5 viser den modulerte signalbølge ved bølgelengde nedenfor indikeringsområdet. Fig. 2-4 shows the curve shape for the standing wave in the waveguide at different wavelengths for the input signal energy. Fig. 5 shows the modulated signal wave at a wavelength below the indication range.

Som vist i fig. 1 omfatter utstyret en antenne 1 som over et til-pasningselement 2 og en modulator 3 er tilsluttet en underkritisk dimensjonert bølgeleder som ved sin inngangsende først består av en kort konisk overgangslengde 4 til en rett lengde 5 hvor det i punktene 6 og 7 er anordnet detektorer, f.eks. silisium-krystaller som er sløyfekoblet til bølgelederen. Mellom detektoren 6 og den koniske overgangslengde 4 er det anordnet et dielektrikum 8, f.eks. As shown in fig. 1, the equipment comprises an antenna 1 which, via an adaptation element 2 and a modulator 3, is connected to a subcritically dimensioned waveguide which at its input end first consists of a short conical transition length 4 to a straight length 5 where detectors are arranged in points 6 and 7 , e.g. silicon crystals which are loop-connected to the waveguide. A dielectric 8 is arranged between the detector 6 and the conical transition length 4, e.g.

polyetylen som fyller rommet i bølgelederen. Resten av delen 5 polyethylene that fills the space in the waveguide. The rest of part 5

av bølgelederen er fylt med luft, eller et annet passende dielektrikum. Dielektrikumet 8 er tilspisset i delen A for tilpasning. Dielektrikumet 8 vil gi den del av bølgelederen hvor det er anbragt of the waveguide is filled with air, or another suitable dielectric. The dielectric 8 is tapered in part A for adaptation. The dielectric 8 will provide the part of the waveguide where it is placed

en elektrisk dimensjon som er større enn den underkritiske verdi slik at denne del av bølgelederen vil overføre signalenergi uten vesentlig demping. Den luftfylte del av lengden 5 er under- an electrical dimension that is greater than the subcritical value so that this part of the waveguide will transmit signal energy without significant attenuation. The air-filled part of the length 5 is under-

kritisk dimensjonert for bølgelengder innenfor det område hvor den bølgelengde som skal indikeres ligger. Detektoren 6 ligger ved eller like innenfor endepunktet av den ikke dempende del av bølge-lederen, mens detektoren 7 ligger i den underkritiske, dempende del av bølgelederen. Ved eller nær den ende som ligger lengst fra dielektrikumet 8 er anordnet en tredje detektor 9 i likhet med detektorene 6 og 7. Også denne detektor er sløyfekoblet til bølge-lederen . critically dimensioned for wavelengths within the range where the wavelength to be indicated is located. The detector 6 is located at or just inside the end point of the non-attenuating part of the waveguide, while the detector 7 is located in the subcritical, attenuating part of the waveguide. At or near the end which is farthest from the dielectric 8, a third detector 9 is arranged in the same way as detectors 6 and 7. This detector is also loop-connected to the waveguide.

Detektorene 6 og 7 avgir likerettet energi til hver sin av to identiske forsterkere 10 og 11 hvis utgangsklemmer er forbundet med hver sin av stråleavbøyningsanordningene for X- henhv. Y-platene i et katodestrålerør 12. Detektoren 9 er likeledes forbundet med en forsterker hvis utgangsklemmer er tilknyttet forsterkerne 10 og 11, således at disse blokkeres når det opptrer utgangsenergi fra den forsterker som er tilsluttet detektoren 9. Dette utstyr kan være av vilkårlig art og er derfor ikke antydet på tegningen. The detectors 6 and 7 emit rectified energy to each of two identical amplifiers 10 and 11 whose output terminals are connected to each of the beam deflection devices for X- or The Y-plates in a cathode ray tube 12. The detector 9 is likewise connected to an amplifier whose output terminals are connected to the amplifiers 10 and 11, so that these are blocked when output energy occurs from the amplifier connected to the detector 9. This equipment can be of any kind and is therefore not indicated in the drawing.

Under drift vil energinivåene i punktene 6 og 7 være forskjellige During operation, the energy levels in points 6 and 7 will be different

på grunn av dempningen i bølgelederen mellom de to punkter. På skjermen i katodestrålerøret 12 vil det følgelig vises en vektor 13 som danner en vinkel cp med x-aksen, idet tg cp er lik forholdet mellom energinivåene i punktene 7 og 6, slik som antydet i fig. 1. due to the attenuation in the waveguide between the two points. On the screen in the cathode ray tube 12, a vector 13 will consequently be displayed which forms an angle cp with the x-axis, tg cp being equal to the ratio between the energy levels at points 7 and 6, as indicated in fig. 1.

I henhold til oppfinnelsen er nå den del av bølgelederen som opp- According to the invention, the part of the waveguide which

tas av dielektrikumet 8 utformet og dimensjonert slik at den stand-bølge som vil settes opp i bølgelederen ved avskjæringsfrekvensen har sitt minimum nettopp i punktet 6, således at denne detektor i dette tilfelle ikke påtrykkes noen signalenergi. Dette tilfelle er vist i fig. 2, hvor signalenergiens bølgelengde X- den bølge-lengde Xc som tilsvarer bølgelederens avskjæringsfrekvens. is taken by the dielectric 8 designed and dimensioned so that the standing wave that will be set up in the waveguide at the cut-off frequency has its minimum precisely at point 6, so that this detector in this case is not impressed with any signal energy. This case is shown in fig. 2, where the signal energy's wavelength X- the wavelength Xc which corresponds to the cut-off frequency of the waveguide.

Som det vil ses ligger derimot detektoren 7 i et felt slik at avbøyningsanordningen Y energiseres. Vektoren 13 vil følgelig falle sammen med y-aksen på skjermen, d.v.s. vinklen cp = 0. As will be seen, however, the detector 7 is located in a field so that the deflection device Y is energized. The vector 13 will therefore coincide with the y-axis of the screen, i.e. the angle cp = 0.

Fig. 3 viser det tilfelle hvor signalenergiens bølgelengde er litt større enn X^. Standbølgens minimum har da flyttet seg litt mot venstre, slik at detektoren 6 påtrykkes signalenergi. Samtidig påtrykkes detektoren 7 et energinivå som er lavere Fig. 3 shows the case where the wavelength of the signal energy is slightly greater than X^. The minimum of the standing wave has then moved slightly to the left, so that the detector 6 is impressed with signal energy. At the same time, a lower energy level is applied to the detector 7

enn i det tilfelle som er vist i fig. 2, på grunn av dempningen i bølgelederen mellom punktene 6 og 7. Vektoren 13 er følgelig svinget ut fra y-aksen, og indikerer at signalenergiens bølge- than in the case shown in fig. 2, due to the attenuation in the waveguide between points 6 and 7. The vector 13 is consequently deflected from the y-axis, and indicates that the wave of the signal energy

lengde er større enn avskjæringsbølgelengden. length is greater than the cut-off wavelength.

I fig. 4 er signalenergiens bølgelengde ennå større slik at stand-bølgens minimum er flyttet ytterligere mot venstre. Følgen er at detektoren 6 påtrykkes et ennå større signalnivå, mens detektoren 7 bare påtrykkes et lavt energinivå på grunn av den sterke dempning i bølgelederen. Vektoren 13 vil følgelig svinge sterkt ut fra y-aksen, til en stilling hvor cp er nær 90°. In fig. 4, the wavelength of the signal energy is even greater so that the minimum of the standing wave has been moved further to the left. The consequence is that the detector 6 is impressed with an even greater signal level, while the detector 7 is only impressed with a low energy level due to the strong attenuation in the waveguide. The vector 13 will consequently oscillate strongly from the y-axis, to a position where cp is close to 90°.

Det vil ses at når signalenergien har en bølgelengde X, som svarer til bølgelederens avskjæringsfrekvens X^ er vinklen cp - 0, og denne vinkel vil så variere som funksjon av X til den når verdien 90° ved enden av det måleområde for hvilket anordningen kan brukes. Ved ennå større bølgelengder, vil vinklen cp være konstant lik It will be seen that when the signal energy has a wavelength X, which corresponds to the cut-off frequency X^ of the waveguide, the angle cp - 0, and this angle will then vary as a function of X until it reaches the value 90° at the end of the measuring range for which the device can be used . At even longer wavelengths, the angle cp will be constantly equal

90°, og utstyret vil følgelig ikke indikere annet enn at bølge-lengden ligger ved eller utenfor grensen for det område som kan indikeres ved hjelp av bølgelederen. 90°, and the equipment will consequently not indicate anything other than that the wavelength lies at or outside the limit of the area that can be indicated using the waveguide.

Fig. 5 viser forholdene hvis signalenergiens bølgelengde er mindre enn X . I dette tilfelle vil signalenergien ikke bli dempet i bølgelederen og derfor treffe detektoren 9. Derved opptrer utgangsenergi i forsterkeren for denne detektor og forsterkerne 10 og 11 vil blokkeres slik som omtalt ovenfor. I dette tilfelle vil det altså ikke vises noen vektor 13, d.v.s. at fravær av vektoren 13 indikerer at bølgelengden ligger under grensen for det område som kan indikeres ved hjelp av bølgelederen. Fig. 5 shows the conditions if the wavelength of the signal energy is smaller than X . In this case, the signal energy will not be attenuated in the waveguide and therefore hit the detector 9. Thereby output energy appears in the amplifier for this detector and the amplifiers 10 and 11 will be blocked as discussed above. In this case, no vector 13 will be displayed, i.e. that the absence of the vector 13 indicates that the wavelength lies below the limit of the range that can be indicated by means of the waveguide.

Claims

1. Device for indicating the wavelength of an electromagnetic radiation, particularly within the super-high-frequency range, of the type where the device comprises a subcritically dimensioned waveguide which is supplied with the radiation energy whose wavelength is to be indicated, as well as devices for comparing the level of the radiation energy measured in points which are at a distance from each other along the length of the waveguide, characterized by the fact that the input end of the waveguide is designed and dimensioned so that the minimum for the standing wave set up in the waveguide, at the cut-off frequency, coincides with the measuring point which is closest to the input end of the waveguide.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that detectors arranged in the measuring points are made with the same degree of coupling and connected to each amplifier.

3. Device as specified in claims 1 and 2, where the energies from the measurement points are subjected to amplification for supply to the comparison equipment, characterized in that a further measurement point at or near the end of the waveguide which is farthest from the input end of the waveguide is connected to the amplifiers which are connected to the first measurement points, for blocking these.