RU2022283C1

RU2022283C1 - Method of measurement of parameters of waveguide

Info

Publication number: RU2022283C1
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Кондрашихин; Оксана Александровна Кондрашихина; Борис Семенович Глаголев
Original assignee: Андрей Борисович Кондрашихин
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: radio measurement technology. SUBSTANCE: inhomogeneities are moved in direction of normal to waveguide wall and distances from inhomogeneities to waveguide wall at moment of complete compensation of reflected signals are registered. In addition field of one of inhomogeneities is periodically disturbed. Spectrum of reflected signal is analyzed and attenuation is determined in proportion to relation of difference of distances from inhomogeneities to waveguide wall to distance between inhomogeneities. EFFECT: improved accuracy of determination of attenuation in waveguide. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. The invention relates to a radio measurement technique.

Известны способы определения параметров линии передачи [1]. Недостатком этих способов является необходимость внедрения зондов в объем линии передачи, что увеличивает погрешность при реализации на диэлектрических или металлодиэлектрических волноводах. Known methods for determining the parameters of the transmission line [1]. The disadvantage of these methods is the need for introducing probes into the volume of the transmission line, which increases the error when implemented on dielectric or metal-dielectric waveguides.

Наиболее близким к предложенному является способ определения параметров линии передачи путем возмущения поля волновода парой неоднородностей, размещенных за пределами волновода вдоль его оси, и продольного перемещения неоднородностей до получения минимального отраженного сигнала, реализованный в работе устройства для измерения длины волны в линии передачи [2]. Closest to the proposed one is a method for determining the parameters of a transmission line by perturbing the waveguide field by a pair of inhomogeneities located outside the waveguide along its axis and longitudinally moving the inhomogeneities to obtain the minimum reflected signal, implemented in the device for measuring the wavelength in the transmission line [2].

Недостатком этого способа является невозможность определения затухания. The disadvantage of this method is the inability to determine the attenuation.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения затухания в диэлектрических и металлодиэлектрических волноводах. The purpose of the invention is the ability to determine the attenuation in dielectric and metal-dielectric waveguides.

Это достигается тем, что дополнительно перемещают неоднородности в направлении нормали к стенке волновода до полной компенсации отраженного сигнала, измеряют расстояния Х₁ и Х₂ от первой и второй неоднородностей до стенки волновода соответственно и расстояние L между неоднородностями, далее производят периодическое возмущение поля одной из неоднородностей путем периодического перемещения с амплитудой Х_m в направлении нормали к стенке волновода, измеряют отношение N амплитуд первой и второй гармоник отраженного сигнала, а затухание волновода определяют по формуле
α=

·

По сравнению с известным предлагаемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности определения затухания путем возмущения поля волновода в поперечной плоскости.This is achieved by additionally moving the inhomogeneities in the direction normal to the waveguide wall until the reflected signal is completely compensated, measuring the distances X ₁ and X ₂ from the first and second inhomogeneities to the waveguide wall, respectively, and the distance L between the inhomogeneities, then periodically perturbing the field of one of the inhomogeneities by periodically moving with an amplitude of X _m in the direction normal to the waveguide wall, measure the ratio of N amplitudes of the first and second harmonics of the reflected signal, and the attenuation in farmers determined by the formula
α =

·

Compared with the known, the proposed method exhibits new technical properties, consisting in the possibility of determining attenuation by perturbing the waveguide field in the transverse plane.

Эти свойства являются новыми, так как в прототипе в силу присущих ему недостатков, заключающихся в осуществлении операции перемещения неоднородностей только вдоль линии передачи, невозможно определить затухание, и являются существенными. These properties are new, because in the prototype due to its inherent disadvantages of performing the operation of moving inhomogeneities only along the transmission line, it is impossible to determine the attenuation, and are significant.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для осуществления предложенного способа. The drawing shows a structural electrical diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, направленный ответвитель отраженной волны 2, отрезок исследуемого Н-образного металлодиэлектрического волновода 3 с первым емкостным зондом 4, имеющим возможность перемещения вдоль оси волновода 3, и вторым зондом 5, закрепленным на диафрагме источника виброколебаний 6 и имеющим возможность перемещения по нормали к стенке волновода, присоединенной к выходу вторичного канала ответвителя 2, детектор 7, полосовые фильтры 8 и 9, настроенные соответственно на частоты первой и второй гармоник, измеритель отношений 10, к входам которого присоединены выходы полосовых фильтров 8 и 9, индикатор 11, при этом к выходу детектора 7 присоединены входы индикатора 11 и фильтров 8 и 9. The device contains a series-connected generator 1, a directional coupler of the reflected wave 2, a segment of the studied H-shaped metal-dielectric waveguide 3 with the first capacitive probe 4, which can be moved along the axis of the waveguide 3, and the second probe 5, mounted on the diaphragm of the vibration source 6 and having the ability to move normal to the waveguide wall connected to the output of the secondary channel of the coupler 2, detector 7, bandpass filters 8 and 9, tuned to the frequencies of the first and second g, respectively harmonics, ratio meter 10, to the inputs of which the outputs of the bandpass filters 8 and 9 are connected, an indicator 11, while the outputs of the indicator 11 and the filters 8 and 9 are connected to the output of the detector 7.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Сигнал от генератора 1 через направленный ответвитель 2 попадает в отрезок металлодиэлектрического волновода 3, где претерпевает отражение от плоскостей размещения первого и второго зондов 4 и 5. Сигнал на детекторе 7 при условии идеальной направленности ответвителя 2 может быть найден методом ориентированных графов и после подстройки зондов вдоль волновода по минимуму отраженного сигнала имеет вид

= K

(

-e

) (1) где

- комплексная амплитуда сигнала генератора 1;
α - затухание в волноводе 3;
L - расстояние между зондами 4 и 5;

- комплексный коэффициент отражения зонда 4 или 5.The signal from the generator 1 through the directional coupler 2 enters the segment of the metal-dielectric waveguide 3, where it is reflected from the planes of the first and

second probes

4 and 5. The signal at the detector 7, provided that the coupler 2 is perfectly oriented, can be found by the method of oriented graphs and after tuning the probes along the waveguide to the minimum of the reflected signal has the form

= K

(

-e

) (1) where

- the complex amplitude of the signal of the generator 1;
α is the attenuation in the waveguide 3;
L is the distance between the

probes

4 and 5;

- complex reflection coefficient of the

probe

4 or 5.

Учитывая, что напряженность поля за пределами волновода 3 определяется экспоненциальной функцией Е_y(Х)=Е_yа e ^-Po^X , где Х - поперечная координата, вдоль которой перемещается зонд 5;
Е_yа - напряженность поля на стенке волновода 3, а также емкостной характер зондов 4 и 5 и идентичность их конструктивной реализации, сигнал на детекторе 6 можно записать как
Еg=k '/e ^-Po^X1 - e ^-2αL e ^-Po^X2 , (2) где Х₁ и Х₂ - расстояния от зондов 4 и 5 до стенки волновода 3.Given that the field strength outside the waveguide 3 is determined by the exponential function E _y (X) = E _ya e ^-P o ^X , where X is the transverse coordinate along which the probe 5 moves;
E _ya is the field strength on the wall of the waveguide 3, as well as the capacitive nature of the probes 4 and 5 and the identity of their constructive implementation, the signal at detector 6 can be written as
Еg = k '/ e ^-P o ^X 1 - e ^-2αL e ^-P o ^X 2, (2) where X ₁ and X ₂ are the distances from probes 4 and 5 to the waveguide wall 3.

Перемещая зонды 4 и 5 (или один из них) в направлении нормали к стенке волновода 3, добиваются Е_g=0 и фиксируют расстояния Х₁ и Х₂. Тогда затухание в волноводе 3 можно определить как
α =

(3)
При включении управляющего напряжения источника виброколебаний 6 второй зонд 5 совершает периодические перемещения вдоль нормали к стенке волновода 3 по закону Х(t)=Х₂+Х_mcos λ t и при малых перемещениях Х_m в спектре отраженного сигнала присутствуют первая и вторая гармоники с амплитудами U_1m= β и U_2m= 0,25 β², где β = ρ_o Х_m. Тогда коэффициент ρ_o определяется как ρ_o=

, где N - показание измерителя отношений 10.By moving the probes 4 and 5 (or one of them) in the direction normal to the wall of the waveguide 3, E _g = 0 is achieved and the distances X ₁ and X ₂ are fixed. Then the attenuation in waveguide 3 can be defined as
α =

(3)
When the control voltage of the vibration source 6 is turned on, the second probe 5 performs periodic displacements along the normal to the waveguide wall 3 according to the law X (t) = X ₂ + X _m cos λ t and, at small displacements X _m , the first and second harmonics are present in the spectrum of the reflected signal with the amplitudes U _1m = β and U _2m = 0.25 β ² , where β = ρ _o X _m . Then the coefficient ρ _o is defined as ρ _o =

where N is the reading of the ratio meter 10.

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет определить затухание в волноводе. Compared with the known, the proposed method allows to determine the attenuation in the waveguide.

Claims

METHOD FOR MEASURING WAVEGUIDE PARAMETERS, which consists in perturbing the waveguide field by two inhomogeneities located outside the waveguide along its axis, and longitudinally moving the inhomogeneities to obtain the minimum reflected signal, characterized in that, in order to determine the attenuation in the dielectric and metal-dielectric waveguides, the inhomogeneities are additionally moved the direction of the normal to the waveguide wall until the reflected signal is completely compensated, measure the distances x ₁ and x ₂ respectively from the first and second a swarm of inhomogeneities to the waveguide wall and the distance L between the inhomogeneities, then periodically perturbes the field of one of the inhomogeneities by periodically moving with amplitude x _m in the direction normal to the waveguide wall, measure the ratio of N amplitudes of the first and second harmonics of the reflected signal, and determine the waveguide attenuation by the formula
α =

·

.