PL64684B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 15.Y.1972 64684 KL 21 e, 27/26 MKP G 01 r, 27/26 Wspóltwórcy wynalazku: Ludwik Badian, Andrzej Milewski, Wlodzimierz Maka¬ rewicz, Wieslaw Mielus Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Mikrofalowy miernik dobroci Przedmiotem wynalazku jest mikrofalowy miernik dobroci sluzacy do wobuloskopowego pomiaru dobroci wnek mikrofalowych.W dotychczas znanych rozwiazaniach mikrofalowych mierników dobroci — generator mikrofalowy, wobulo- wany przez modulator napieciem generatora podstawy czasu, jest polaczony przez badana wneke mikrofalowa, detektor mikrofalowy i wzmacniacz pionowy z lampa oscyloskopowa. To samo wyjscie generatora mikrofalo¬ wego polaczone jest z mieszaczem mikrofalowym, do którego polaczona jest takze heterodyna mikrofalowa, wyjscie tego mieszacza jest polaczone dalej przez wzmac¬ niacz pionowy z lampa oscyloskopowa, natomiast dru¬ gie wyjscie mieszacza mikrofalowego polaczone jest z mieszaczem kalibracyjnym, z którym polaczona jest takze heterodyna kalibratora. Wyjscie mieszacza kali- bracyjnego polaczone jest przez wzmacniacz selektywny kalibratora oraz uklad ksztaltowania znaczników dobro¬ ci z lampa oscyloskopowa, jednoczesnie wyjscie wzmac¬ niacza selektywnego kalibratora polaczone jest przez uklad automatycznej regulacji wzmacniacza ze wzmac¬ niaczem selektywnym kalibratora i mieszaczem kalibra¬ cyjnym.Przebieg krzywej rezonansu otrzymywany na lampie oscyloskopowej, w takim ukladzie jest znieksztalcony nieliniowoscia charakterystyki detektora mikrofalowego oraz nieliniowoscia stopni po nim nastepujacych. Sy¬ tuacji nie poprawia zastosowanie ukladu rózniczkujace¬ go po detektorze mikrofalowym czyli zamiana przebie¬ gu krzywej rezonansu na modul jej pochodnej poniewaz 10 15 20 25 30 operacja dokonywana jest na przebiegu juz znieksztalco¬ nym.Przy stosowaniu znanych mikrofalowych mierników dobroci ograniczono sie do pracy przy tak malych am¬ plitudach zeby uwazac charakterystyke detektora mi¬ krofalowego jako kwadratowa. Poniewaz w praktyce diody detekcyjne róznia sie miedzy soba parametrami a poza tym zmieniaja charakterystyki w funkcji czasu, nie ma pewnosci czy pracuje sie na kwadratowej czesci charakterystyki diody. Niedotrzymywanie tego warunku, w granicznym przypadku moze doprowadzic do 22% uchybu pomiaru. Dodatkowa wada stosowania znanych ukladów rózniczkujacych jest uwypuklanie szybko- zmiennych zaklócen.Celem wynalazku jest skonstruowanie mikrofalowego miernika dobroci pozwalajacego na szybki i dokladny pomiar dobroci wnek mikrofalowych. W szczególnosci chodzi tu o zwiekszenie rozróznialnosci ukladu, o wy¬ eliminowanie uchybów wynikajacych z nieznajomosci charakterystyki detektora mikrofalowego oraz nielinio¬ wosci stopni po nim nastepujacych.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze generator mi¬ krofalowy polaczony jest równiez przez modulator z ge¬ neratorem modulujacym i jednoczesnie poprzez badana wneke mikrofalowa, detektor mikrofalowy i wzmacniacz selektywny z drugim detektorem fazoczulym lub detek¬ torem amplitudy, przy czym wyjscie drugiego detektora jest dodatkowo polaczone przez uklad automatycznej regulacji wzmacniania z modulatorem i wzmacniaczem selektywnym, przy czym uklad przelaczajacy posiada jed- 6468464(84 3 * 4 no z wyjsc polaczone z modulatorem i wzmacniaczem selektywnym, zas drugie z wyjsc ukladu przelaczajacego polaczone jest z mieszaczem i heterodyna, zas trzecie wyjscie tego ukladu polaczone jest ze wzmacniaczem pionowym.Okreslajac ukladem znaczników kalibracyjnych odstep na osi czestotliwosci pomiedzy maksymami modulu pierwszej lub minimami drugiej pochodnej krzywej re¬ zonansu, znamy szerokosc krzywej rezonansu Afp odpo¬ wiadajaca punktom jej maksymalnego nachylenia.Rozpatrujac równanie krzywej rezonansu 1 g^zie Q — dobroc rezonatora -% ^ czestotliwosc rezonansowa » ... •**•¦ •¦•¦ ¦_£¦$ mozna znalezc Jednoznaczna zaleznosc miedzy szeroko¬ scia krzywej rezonansu odpowiadajaca punktom jej maksymalnego nachylenia Afp a technicznie interesujaca nas szerokoscia Af odpowiadajaca punktom polowy mo¬ cy. Poniewaz sygnal po dyskryminacji jest wprostpro- porcjonalny do napiecia na wyjsciu wneki to zaleznosc miedzy Af i Afp jest nastepujaca: Af = /T Afp Pozwala to na bezposrednie wyskalowanie miernika w wartosciach Af. Przez zastosowanie dyskryminacji na wnece pomiarowej obwiednia sygnalu na wyjsciu wneki, jest juz proporcjonalna do modulu pochodnej krzywej rezonansowej wneki, dlatego nieliniowosc stopni naste¬ pujacych po wnece zmienia ksztalt przebiegu modulu pochodnej, ale nie zmienia odstepu jej maksymów na osi czestotliwosci, a on jest wlasnie wielkoscia mierzona i w ten sposób calkowicie eliminuje bledy wynikajace z charakterystyki detektora mikrofalowego oraz nielinio¬ wosci stopni po nim nastepujacych.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy miernika.Generator mikrofalowy 1 polaczony jest przez modu¬ lator 5 z generatorem modulujacym 8 i generatorem podstawy czasu 17. Wyjscie generatora mikrofalowego 1 polaczone jest przez badana wneke mikrofalowa 2 z de¬ tektorem mikrofalowym 19, którego wyjscie raz pola¬ czone jest bezposrednio ze wzmacniaczem pionowym 4 i nastepnie lampa oscyloskopowa 18 oraz przez wzmac¬ niacz selektywny 3 z detektorem fazoczulym 20. Wyjscie tego detektora 20 polaczone jest przez uklad automa¬ tycznej regulacji wzmacniania 7 z modulatorem 5 i wzmacniaczem selektywnym 3. To samo wyjscie gene¬ ratora mikrofalowego 1 polaczone jest z mieszaczem mikrofalowym 6, z którym polaczona jest takze hetero¬ dyna mikrofalowa 9.Jedno z wyjsc mieszacza mikrofalowego 6 polaczone jest ze wzmacniaczem pionowym 4, drugie z mieszaczem kalibracyjnym 10, z którym polaczona jest takze hetero¬ dyna kalibracyjna 11. Wyjscie mieszacza kalibracyjnego 10 polaczone jest przez wzmacniacz selektywny kalibra- tora 12 i uklad ksztaltowania znaczników dobroci 14 z lampa oscyloskopowa 18. Wyjscie wzmacniacza selek¬ tywnego kalibratora 12 polaczone jest przez uklad auto¬ matycznej regulacji wzmocnienia 13 z mieszaczem kali¬ bracyjnym 10 i powtórnie ze wzmacniaczem selektyw¬ nym kalibratora 12. Uklad przelaczajacy 16 sterowany z generatora podstawy czasu 17 polaczony jest z modula- 5 torem 5, heterodyna 11, mieszaczem kalibracyjnym 10, wzmacniaczem selektywnym 3 i wzmacniaczem piono¬ wym 4.Na rysunku pokazany jest mikrofalowy generator kli- stronowy 1 wobulowany czestotliwosciowo napieciem ge¬ neratora podstawy czasu 17 oscyloskopu. W celu umozli¬ wienia pomiaru szerokosci krzywej rezonansu klistron jest modulowany czestotliwosciowo z generatora 8 przez modulator 5 sygnalem sinusoidalnym o czestotliwosci f2 przy zachowaniu warunku fi przy czym fi oznacza czestotliwosc generatora podstawy czasu, a Af — szerokosc krzywej rezonansu mierzonego rezona¬ tora. Doborem amplitudy napiecia modulowanego o czestotliwosci f2 zapewnia sie dewiacje generatora klis- tronowego Sf2 <^ Af.Sygnal z generatora klistronowego zmodulowany prze¬ biegiem f2 jest dyskryminowany na badanej wnece mi¬ krofalowej 2 i po detektorze mikrofalowym 19 podany na wzmacniacz selektywny 3 o srodkowej czestotliwosci równej f2 i szerokosci pasma przenoszenia rzedu 100.fi. Wzmocnienie tego ukladu i odstep od szumów decyduje o czulosci opisywanej metody pomiarowej.Zastosowanie na wyjsciu wzmacniacza, ukladu fazo- czulego detektora synchronicznego 20 umozliwia uzy¬ skanie przebiegu pochodnej krzywej rezonansu mierzo¬ nego rezonatora. Zastosowanie detektora amplitudy daje na wyjsciu modul pochodnej krzywej rezonansu mierzo¬ nego rezonatora. Sygnal z wyjscia drugiego detektora 20 podany jest na wzmacniacz pionowy 4, który pracujac jako symetryczny uklad wzmacniacza o galwanicznym sprzezeniu od wejscia az do plytek odchylajacych lam¬ py oscyloskopowej, umozliwia wysterowanie, w odpo¬ wiedniej fazie, lampy oscyloskopowej, przebiegami uzy¬ skiwanymi z czesci mikrofalowej.Dla zapewnienia stabilnej pracy sygnal z wyjscia dru¬ giego detektora 20 dodatkowo steruje uklad automatycz¬ nej regulacji wzmocnienia 7, który pracujac w ukladzie wzmacniacza selektywnego i modulatora, zapewnia pra¬ wie niezmienna amplitude przebiegu modulu pochodnej krzywej rezonansu. Napiecie regulacyjne wytwarzane w ukladzie kluczowanej automatyki sluzy do regulacji wzmocnienia wzmacniacza selektywnego. Czesc tego na¬ piecia podawana jest, przez uklad opózniajacy, do mo¬ dulatora, regulujac napiecie f2 modulujace generator mi¬ krofalowy, zapewnia to spelnienie warunku 8f2 <^ Af niezbednego dla prawidlowego pomiaru, a ponadto po¬ prawia odstep od szumów calego ukladu.Zastosowany mieszacz mikrofalowy 6 przez zmiesza¬ nie sygnalów z generatora mikrofalowego 1 i heterody- ny mikrofalowej 9 pracujacej na stalej czestotliwosci równej czestotliwosci rezonansowej wneki badanej, za¬ pewnia na wyjsciu praktycznie ciagle widmo czestotli¬ wosci o szerokosci równej podwójnej wartosci dewiacji wobulacji czestotliwosci generatora mikrofalowego 1.Widmo to sluzy jako zródlo sygnalu dla toru znaczni¬ ków szerokosci krzywej rezonansu. Sygnal z mieszacza mikrofalowego 6 podany jest na mieszacz kalibracyjny 10, którego zadaniem jest, wraz z heterodyna kalibracyj¬ na 11 umozliwienie odstrojenia heterodyny mikrofalo¬ wej 9 od czestotliwosci rezonansowej badanej wneki.Uzyskuje sie przez to eliminacje wzajemnych zaklócen 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6064684 5 * pracy modulowanego generatora mikrofalowego i hete- rodyny mikrofalowej.Z mieszacza kalibracyjnego 10 sygnal wybierany jest selektywnym waskopasmowym wzmacniaczem kalibrato- ra 12 o regulowanej i cechowanej czestotliwosci fk z detektorem amplitudy. Na wyjsciu którego otrzymuje sie pary impulsów, o ksztalcie przenoszenia wzmacnia¬ cza, odlegle od siebie na osi czestotliwosci o 2 fk. Im¬ pulsy te sa podane na uklad ksztaltowania impulsów 14, w którym sa formowane w postaci prostokatnych lub szpilkowych i podawane z odpowiednia polaryzacja na lampe oscyloskopowa. Dla stabilizacji amplitudy impul¬ sów zastosowany jest uklad kluczowanej automatyki wzmocnienia 13.Zastosowany uklad przelaczajacy 16 umozliwia wspól¬ prace ukladu kalibracji z ukladem otrzymywania prze¬ biegu modulu pochodnej krzywej rezonansu. Jedno¬ czesna praca tych ukladów jest niemozliwa ze wzgledu na zaklócenia pracy kalibratora przez modulacje czesto¬ tliwosci generatora mikrofalowego czestotliwoscia f2 ko¬ nieczna do otrzymania sygnalu pochodnej. Dla pracy toru kalibracyjnego czestotliwosc generatora mikrofalo¬ wego 1 musi byc, w ciagu roboczego cyklu podstawy czasu, funkcja monofoniczna.W zwiazku z powyzszym zastosowane jest przemienne wyswietlanie na ekranie lampy oscyloskopowej — mo¬ dulu pochodnej krzywej rezonansu oraz czestotliwoscio¬ wych znaczników jej szerokosci. W ukladzie tym istotne jest przelaczanie sygnalów nie na wejsciu wzmacniacza pionowego 4 lecz wylaczanie napiecia f2 modulujacego generator mikrofalowy 1.Uklad przelaczajacy wykonany jest w postaci bista- bilnego multiwibratora, sterowanego impulsami z gene¬ ratora podstawy czasu. Z jego wyjscia impulsy prosto¬ katne o czestotliwosci powtarzania H fi podawane sa przez uklady przywracania skladowej stalej do modula¬ tora, przerywajac co drugi okres podstawy czasu, mo¬ dulacje napieciem f2 lub H fe oraz dodatkowo do wzmacniacza selektywnego 3, w zgodnej fazie zatyka¬ jac ten wzmacniacz. Impulsy z multiwibratora o prze¬ ciwnej polaryzacji steruja praca kalibratora. Ze wzgledu na prostote ukladu zastosowane jest kluczowanie hete- rodyny kalibracyjnej 11 i wzmacniacza selektywnego kalibratora 12.Wszystkie uklady miernika zasilane sa z zespolu za¬ silaczy stabilizowanych elektronicznie 15. Chcac zmie¬ rzyc dobroc rezonatora nalezy dobrac tak czestotliwosc generatora mikrofalowego 1 zeby czestotliwosc badane¬ go rezonatora lezala w srodku obszaru drgan generato¬ ra mikrofalowego 1 (wskaznikiem jest lampa oscylosko¬ powa), regulujac czestotliwosc heterodyny mikrofalowej 9 oraz czestotliwosc rezonansowa wzmacniacza selek- 5 tywnego kalibratora 12 naprowadza sie znaczniki cze¬ stotliwosci na maksyma lub minima modulu pierwszej lub drugiej pochodnej krzywej rezonansu i ze skali wzmacniacza kalibratora 12 odczytuje sie bezposrednio szerokosc krzywej rezonansu badanej wneki. Czestotli¬ wosc rezonansowa okresla sie przy pomocy falomierza.Iloraz tych wielkosci daje nam dobroc wneki. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Mikrofalowy miernik dobroci skladajacy sie z gene¬ ratora mikrofalowego wobulowanego przez modulator napieciem generatora podstawy czasu przy czym, wyj¬ scie generatora mikrofalowego jest polaczone przez ba¬ dana wneke, detektor mikrofalowy i wzmacniacz piono¬ wy z lampa oscyloskopowa i równoczesnie wyjscie to polaczone jest z mieszaczem mikrofalowym, do którego podlaczona jest takze heterodyna mikrofalowa, zas wyj¬ scie tego mieszacza polaczone jest dalej przez wzmac¬ niacz pionowy ze wskaznikiem dobroci którym jest lam¬ pa oscyloskopowa, natomiast drugie wyjscie mieszacza mikrofalowego polaczone jest z mieszaczem kalibracyj- nym, z którym polaczona jest takze heterodyna kalibra¬ tora, zas wyjscie mieszacza kalibratora polaczone jest poprzez uklad ksztaltowania znaczników dobroci z lam¬ pa oscyloskopowa, przy czym jednoczesnie wyjscie wzmacniacza selektywnego kalibratora polaczone jest przez uklad automatycznej regulacji wzmocnienia ze wzmacniaczem selektywnym kalibratora i mieszaczem kalibracyjnym, znamienny tym, ze generator mikrofalo¬ wy (1) polaczony jest przez modulator (5) z generatorem modulujacym (8) i jednoczesnie poprzez badana wneke mikrofalowa (2), detektor mikrofalowy (19) i wzmac¬ niacz selektywny (3) z drugim detektorem fazoczulym (20) — lub detektorem amplitudy (20), przy czym wyj¬ scie drugiego detektora (20) jest dodatkowo polaczone przez uklad automatycznej regulacji wzmocnienia (7) z modulatorem (5) i wzmacniaczem selektywnym (3), przy czym uklad przelaczajacy (16) posiada jedno z wyjsc po¬ laczone z modulatorem (5) i wzmacniaczem selektyw¬ nym (3) zas drugie z wyjsc ukladu przelaczajacego (16), polaczone jest z mieszaczem (10) i heterodyna kalibra- cyjna (11), zas trzecie wyjscie tego ukladu, polaczone jest ze wzmacniaczem pionowym (4). 15 20 25 30 35 40KI. 21 e,27/26 64684 MKP G 01 r, 27/26 3 20 WDA-1. Zam. 2356, naklad 205 egz. Cena zl 10.— PL PL