PL106189B1 - Sposob i uklad do pomiaru czestotliwosci rezonansowych ferrytowych elementow mikrofalowych - Google Patents

Description

**** Twórca wynalazku: Wojciech Glogier Uprawniony z patentu: Polska Akademia Nauk Instytut Fizyki, War¬ szawa (Polska) Sposób i uklad do pomiaru czestotliwosci rezonansowych ferrytowych elementów mikrofalowych Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad do pomiaru czestotliwosci rezonansowych ferryto¬ wych elementów mikrofalowych znajdujacy za¬ stosowanie przy projektowaniu i konstrukcji podzespolów mikrofalowych, zwlaszcza cyrkula- torów rozgalezieniowych przeznaczonych do pra¬ cy w szerokim zakresie czestotliwosci.

Znany jest sposób pomiaru czestotliwosci rezo¬ nansowej elementu ferrytowego opublikowany w pracy B. Owen „The identification of model re- sonances in" ferrite loaded waveguides Y-junction and their adjustment for circulartion". Bell Sy¬ stem Tech. Journal, vol. 51, Mar. 1972, w którym wykorzystuje sie mikrofalowy analizator sieci oraz szerokopasmowe uklady detekcyjne. Wada tej metody jest koniecznosc stosowania precyzyj¬ nej trudno dostepnej i bardzo drogiej aparatury.

Istota sposobu wedlug wynalazku polega na poddaniu badanego elementu ferrytowego stano¬ wiacego rezonator pobudzany do dlrgan wysokiej czestotliwosci, poddaje sie dzialaniupomoicniczeg o zundeninego polamagnetycznegoo 'niewielkim nate¬ zeniu i czestotliwosci. W ukladnie transmisyjny im w jakim pracuje rezonator, to zmienne pole ma¬ gnetyczne powoduje synchroniczna zmiane para¬ metrów tensorowych ferrytu, co z kolei prowa¬ dzi do odpowiedniej zmiany wspólczynnika prze¬ noszenia energii elektromagnetycznej. Zmiany te wywoluja charakterystyczna modulacje amplitu¬ dy sygnalu wysokiej czestotliwosci. Po detekcji obwiednia napiecia wysokiej czestotliwosci sta¬ nowi wskaznik dostrojenia do rezonansu.

Uklad wedlug wynalazku zawiera uklad pobu¬ dzajacy ferrytowy element mikrofalowy oraz uklad detekcji polaczony z oscyloskopem oraz po¬ przez wzmacniacz drugiej harmonicznej sygna¬ lu modulujacego z wskaznikiem precyzyjnego do¬ strojenia, przy czym uklad pobudzajacy i uklad detekcji sprzezone sa ze soba poprzez badany fer¬ rytowy eiemenlt mikrofalowy umieszczony miedzy biegunami elektromagnesu.

Wynalazek umozliwia pomiar czestotliwosci re¬ zonansowych ferrytowych elementów mikrofalo¬ wych z duzo wieksza dokladnoscia i powtarzal¬ noscia niz uzyskiwane znanymi sposobami ? przy jednoczesnej mozliwosci zmiany warunków ma¬ gnesowania badanego elementu. Pomiaru doko¬ nuje sie przy wykorzystaniu typowych elementów mikrofalowych i pomiar trwa bardzo krótko. Po¬ nadto istnieje mozliwosc wyznaczania parame¬ trów tensorowych ferrytu.

Pnzedimaot wynalazku jest dokladniej omówio¬ ny na przykladzie wykonania ukladu pomiarowe¬ go, którego schemat przedstawiono na fig. 1 ry¬ sunku a fig. 2, 3 i 4 przedstawiaja charaktery¬ styczne zmiany obwiedni sygnalu wysokiej cze¬ stotliwosci.

Element ferrytowy 1 umieszczony jest w stalym i zmiennym .polu magnetycznym wytwarzanym przez elakitromaginejs 2, zasilany z generatora 3 106 189106 189 malej czestotliwosci oraz przez zasilacz 4 pradu stalego.

Uklad pobudzajacy 5 zlozony jest z generatora wielkiej czestotliwosci oraz sondy pobudzajacej.

Uklad detekcyjny 6 sklada sie z detektora i son¬ dy detekcyjnej. Obie sondy pobudzajaca i detek¬ cyjna sprzezone sa ze soba poprzez pole elektro¬ magnetyczne wzbudzane w badanym elemencie ferrytowym 1 umieszczonym miedzy dwoma bie¬ gunami elektromagnesu 2. Uklad detekcyjny 6 polaczony jest z wzmacniaczem 7 drugiej harmo¬ nicznej sygnalu modulujacego. Czestotliwosc tego sygnalu jest równa podwójnej czestotliwosci zmiennego pola magnetycznego wynoszacej 50 Hz, a wzmacniacz 7 polaczony jest ze wskaznikiem dokladnego dostrojenia 8. Ponadto uklad detek¬ cyjny 6 dodatkowo polaczony jest z oscylosko¬ pem 9.

W ukladzie transmisyjnym, w którym pracuje rezonator, zmienne pole magnetyczne wytwarzane przez generator 3 malej czestotliwosci bedzie powodowalo synchroniczna zmiane parametrów tensorowych ferrytu, co z kolei prowadzi do odpo¬ wiedniej zmiany wspólczynnika przenoszenia energii elektromagnetycznej z ukladu pobudza¬ jacego 5 do ukladu detekcyjnego 6. Zmiany te wywoluja charakterystyczna modulacje amplitudy sygnalu wielkiej czestotliwosci. Po detekcji obwiednia napiecia wielkiej czestotliwosci steru¬ je oscyloskop 9, który, sluzy w uikladizde jako wskaznik dostrojenia do rezonansu. W zaleznosci od dostrojenia uzyskuje sie charakterystyczna zmiane ksztaltu obwiedni, przedstawionych na fig. 2, 3 i 4. Eig. 2. od|powdada dokladmemni do¬ strojeniu do rezonansu, fig. 3 lekkiemu odstroje- niu, a fig. 4 przypadkowi, gdy odstrojenie jest dluze. Krzywa fr ukazuje czestotliwosc rezonanso¬ wa, krzywa fm czestotliwosc pola modulujacego a krzywa 2fm druga harmoniczna sygnalu modu¬ lujacego.

W przypadku dokladnego dostrojenia, druga harmoniczna sygnalu modulujacego 2fm przybie¬ ra wartosc maksymalna, co wykorzystuje sie przy dostrajaniu do rezonansu. Zmiany obwiedni sa kontrolowane na oscyloskopie 9. Wizmacniacz dru¬ giej harmonicznej 7 oraz wskaznik precyzyjnego dostrojenia 8, którym jest woltomierz cyfrowy, sluza do dokladnego dostrojenia do rezonansu.

Omawiany sposób i uklad umozliwaja wykona¬ nie pomiarów rezonatora w warunkach w jakich bedzie w danym urzadzeniu wykorzystywany.

Wynalazek nadaje sie szczególnie do badania re¬ zonatorów wkladki ferrytowej w cyrkulatorach ro^glaleziendoiwyich {OTaznaczonych dlo pracy w szerokim zakresie czestotliwosci. W tych bowiem urzadzeniach decydujacym czynnikiem o szyb¬ kosci zestrojenia struktury jest mozliwosc do¬ kladnego pomiaru czestotliwosci rezonansowej ferrytu juz we wstepnym etapie projektowania, przed zbudowaniem calej struktury wewnetrznej.

Unika sie wiec pomylek na tym etapie projekto¬ wania i strat kosztownych materialów jak równiez koniecznosci ponownego sitroje- nia ukladu. Wynalazek zapewnia uzyskanie du¬ zych dokladnosci pomiaru oraz uniezaleznia te dokladnosc od zmian poziomu mocy generatora mikrofalowego i charakterystyki przenoszenia to¬ ru mikrofalowego.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób pomiaru czestotliwosci rezonanso¬ wych ferrytowych elementów mikrofalowych, w 25 którym badany element ferrytowy stanowiacy re- zamator potoudaamy jest do drgan wytsokiej cze¬ stotliwosci i wyznaczana jest jego czestotliwosc rezonansowa, znamienny tym, ze badany element ferrytowy poddaje sie dzialaniu pomocniczego 3Q zmiennego pola magnetycznego o niewielkim na¬ tezeniu i czestotliwosci powodujacego synchro¬ niczna zmiane parametrów tensorowych ferrytu wywolujaca modulacje amplitudy sygnalu wiel¬ kiej czetotliwosci, przy czym obwiednia sygnalu 35 wielkiej czestotliwosci po detekcji stanowi wskaz¬ nik dostrojenia do rezonansu.

2. Uklad do pomiaru czestotliwosci rezonanso¬ wych ferrytowych elementów mikrofalowych za¬ wierajacy uklad pobudzania ferrytowego elemen- 40 tu do dragn wysokiej czestotliwosci i uklad de¬ tekcji, znamienny tym, ze uklad pobudzajacy (5) i uklad detekcji (6) sprzezone sa ze soba poprzez element ferrytowy (1) umieszczony miedzy biegu¬ nami elektromagnesu (2) wytwarzajacego stale 45 i wolnozmienne pole magnetyczne^ przy czym uklad detekcji (6) polaczony jest z oscyloskopem (9) oraz przez wzmacniacz drugiej harmonicznej sygnalu modulujacego (7) z wskaznikiem dostro¬ jenia (8).106 189 9N 2#= ¥ "T. 7 \B 3^ FI6.1 M IW Rg.4 fm fr Fig.3