SU1711093A1 - Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерений на СВМ и может быть использовано дл  измерени  электрофизических параметров материалов на СВЧ. Цель изобретени  - повышение точности . Измеритель содержит генератор СВЧ 1 с встроенным частотомером, амплитудный модул тор 2, исследуемый резонатор 3 СВЧ, детектор 4 СВЧ, блок 5 автоматической подстройки частоты, усилитель 6ИЧ, переменный калиброванный фазовращатель 7 и частотомер 8. Повышение точности ддстигаётс  за счет введени  переменного калиброванного фазовращател  и образовани  замкнутой цепи НЧ-автогенератора, состо щей из усилител  6, фaзoвpaп ateл  7, модул тора 2, резонатора 3 и детектора 4. НЧ-автогенератор преобразует измене- - ние сдвига фазы в резонаторе 3 в изменение частоты колебаний, .которое измер етс  частотомером 8. 1 ил. kn

Description

Изобретение относитс  к технике измерений на СВЧ и может быть использовано дл  измерени  электрофизических параметров материалов на СВЧ.

Цель изобретени  - повышение точности измерител .

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема измерител  нагруженной добротности резонатора СВЧ.

Измеритель содержит генератор 1 СВЧ с встроенным частотомером, амплитудный модул тор 2, исследуемый резонатор 3 СВЧ, детектор 4 СВЧ, блок 5 автоматической подстройки частоты, усилитель 6 НЧ, переменный калиброванный фазовращатель 7 и частотомер 8. ,ч Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ работает следующим об- разом.

Сигнал от генератора СВЧ 1 после прохождени  исследуемого резонатора 3 детектируетс  детектором 4 и поступает на вход блока 5, который наст- раивает генератор 1 СВЧ на резонансную частоту исследуемого резонатора 3, выдел   момент опрокидывани  фазы первой гармоники частотн0 модулированных колебаний, прошедших исследуемый резонатор 3. Значение резонансной.частоты измер етс  встроенным частотомером генератора 1 СВЧ.

Замкнута  цепь, состо ща  из усилител  6, переменного калиброванного фазовращател  7, амплитудного модул тора 2, исследуемого резонатора 3 и детектора 4, представл ет собой НЧ автогенератор, работающий;следующим образом. Шумовые колебани  на выходе усилител  6, поступа  через переменный калиброванный фазовращатель 7 и управл ющий вход амплитудного модул тора 2, осуществл ет модул цию сигнала генератора 1 СВЧ. Огибающа  амплитудно-модулированных колебаний, прошедших исследуемый резонатор 3, выдел етс  на детекторе 4 и поступает на вход усилител  6. При выполнении амплитудного услови  генерации в цепи установ тс  автоколебани , частота которых определ етс  уравнением баланса фаз

ZVo,

(1)

tfр + + Cf(F) - -.,.., ,., где Ср„ - сдвиг фазы огибающей ампли- тудно-модулированных колебаний на исследуемом резонаторе .3 СВЧ;

ф - сдвиг фазы на переменном калиброванном фазовращателе 7; (f(F) - суммарный сдвиг фазы на остальных элементах цепи автогенератора; п 0,1. Величина Cfp выражаетс  формулой

:В.Срр- 2F/f0.qM,

(2)

где OH - нагруженна  добротность исследуемого резонатора 3; f - его резонансна  частота; F - частота автоколебаний НЧ

автогенератора.

Подставив выражение (1) в формулу (2), получим соотношение дл  вычислени  нагруженной добротности

QH F0/2F tg (2 ип Ч -Cf(F)),

в котором величина 2 в q - tf(F) определ етс  экспериментально при калибровке измерител  нагруженной добротности резонатора СВЧ. Тогда значение нагруженной добротности вычисл етс  по показани м встроенного частотомер генератора СВЧ 1 и частотомера 8 и калибровочной кривой. Относительна  погрешность измерени  нагруженной добротности .

., &fp АГ + 2 AtpCF)/ 57 Г F Cf (F)/

становитс  минимальной при / 2в п - МРФ f(3F)/ 45 ,что соответствует значению F, равному половине полосы пропускани  исследуемого резонатора 3. Поэтому дл  обеспечени  наименьшей погрешности значение сдвига фазы на фазовращателе 7 устанавливаетс  таким (), чтобы дл  середины диапзона измер емых значений добротности сдвиг фаз огибающей амплитудно-моду- лированного сигнала в резонаторе 3

(СРр) был равен 45°.

.

Калибровка измерител  нагруженной добротности резонатора СВЧ производитс  следующим образом Исследуемый резонатор 3 замен ют аттенюатором СВЧ, потери которого примерно равны потер м исследуемого резонатора 3. Измен   дискретно величину сдвига Фазы калиброванного фазовращател  tyflpi производитс  измерение соответствующих частот автоколебаний F-. По измеренной дискретной функциональ31711093

ной завнснмостиЦ «j -1-1 строитс  калиб- ме оказывает значительно меньшее вли - ровоч а  крива ние./

27 n- Cf(F) - A(F).

При построении калибровочной кривой учтено,, что сдвиг фазы 114 колебании на широкополосном аттенюаторе СВЧ пренебрежимо мал.

После сн ти  калибровочной кривой СВЧ аттенюатор замен етс  на измер емый резонатор 3, а калиброванный фазовращатель устанавливаетс  в пойр- жение обеспечивающее наименьшую по-- грешность ifм. Дл  исключени  вли ни  переотражении IB СВЧ ч-асти цепи автогенератора , на входе и выходе исследуемого резонатора 3 могут быть; включены разв зывающие элементы, которые обес- печивают независимость калибровочной кривой от изменени  частоты СВЧ коле-

банйй. .-.. :.. , .: : : -, .

Повышение точности достигаетс  за счет того что схема автог енерато- ра преобразует изменени  сдвига фазы в исследуемом резонаторе . 3 в изменени  частоты колебаний. Налинейиость амплитудного модул тора 2 в такой схе . . -: - : :-: ;-,

0

5

0

5

Ф о р .м уда изобретени 

Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ с встроенным частотомером, амплитудный модул тор, выход которого  вл етс  выходом дл  подключени  исследуемого резонатора СВЧ, Последовательно соединенные детектор СВЧ и блок автоматической подстройки частоты, выход которого соединен с управл ющим входом генератора СВЧ с встроенным частотомером , усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом детектора СВЧ, при этом вход детектора СВЧ  вл етс  входом дл  подключени  исследуемого резонатора СВЧ, и частотомер , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, выход усилител  низкой частоты соединен с модулирующим входом амплитудного модул тора через введенный переменный калиброванный фазовращатель, выход которого соединен также с входом частотомера.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Измеритель нагруженной добротности резонатора СВЧ, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ с встроенным частотомером, амплитудный модулятор, выход которого является выходом для подключения исследуемого резонатора СВЧ, последовательно соединенные детектор СВЧ и блок автоматической подстройки частоты, выход которого соединен с управляющим входом генератора СВЧ с встроенным частотомером, усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом детектора СВЧ, при этом вход детектора СВЧ является входом для подключения исследуемого резонатора СВЧ, и частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выход усилителя низкой частоты соединен с модулирующим входом амплитудного модулятора через введенный переменный калиброванный фазовращатель, выход которого соединен также с входом частотомера.