Устройство для измерения структуры электромагнитного поля в ускоряющих резонаторах

Устройство для измерения структуры электромагнитного поля в ускоряющих резонаторах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В УСКОРЯЮЩИХ РЕЗОНАТОРАХ, содержащее привод для протяжки возмущающего тела в резонаторе, СВЧ-усилитель с устройствами для его возбуждения в режиме автогенерации на собственной частоте исследуемого резонатора и измерительную цепь, включающую резонансный частотный дискриминатор , частотомер дискретного счета, измеритель разности фаз аналогового тица,гетеродинньт генератор,смеситель рабочей и гетеродинной частот, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения структуры полей, смеситель, резонансный частотный дискриминатор и частотомер дискретного счета включены в измерительную цепь последовательно, измеритель разности фаз аналогового типа включен параллельно резонансному частотному дискриминатору между входом и, выходом, а между измерителем разности фаз и частотомером введен блок периодического запуска частотомера в моменты достижения экстремальных значений разности фаз, при этом дискриминатор выполнен настроенным на резонансную частотуf удовлетворяющую выражению ft пр 00л,р,а, ) а, где л - максимальная полоса расстройс S9 ) ки частоты исследуемого (Л резонатора возмущающим телом; i. -собственная частота невозмущенного исследуемого резонатора; -добротность исследуемого резонатора и резонансного частотного дискриминатора. ел 2.Измеритель по п.1, о т л и00 чающийся тем, что частотный дискриминатор вьтолнен в виде to ел спирального четвертьволнового резонатора с подстроечным конденсатором . 3.Измеритель по п.1, отличающийся тем, что частотный дискриминатор вьтолнен в виде кварцевого полосового фильтра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 Н 05 Н 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтогсноМ СвиДКткЛьСта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3685992/24-21 (22) 03.01.84 (46) 30.09.85. Бюл. Х - 36 (72) Н.H. Виноградский, M.Ë. Гусев, В.В. Кушин, А.М. Раскопин и А.В.Федоров (53) 621.384.6(088.8) (56) 1 ° Inagaki S., et af "Fiefd

Measurement of the КЕК Linae †cavi

by Bead Porturbation Method", КЕК79-7, Мау, 1979.

2. Справочник по диафрагмированным волноводам. М., Атомиздат,1977, с. 356 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ПОЛЯ В УСКОРЯ}ЩИХ РЕЗОНАТОРАХ, содержащее привод для протяжки возмущающего тела в резонаторе, СВЧ-усилитель с устройствами для его возбуждения в режиме автогенерации на собственной частоте исследуемого резонатора и измерительную цепь, включающую резонансный частотный дискриминатор, частотомер дискретного счета, измеритель разности фаз аналогового типа,гетеродинный генератор,смеситель рабочей и гетеродинной частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения структуры полей, смеситель, резонансный частотный дискриминатор и частотомер дискретного счета включены

„„SU„„1158025 А в измерительную цепь последовательно, измеритель разности фаз аналогового типа включен параллельно резонансному частотному дискриминатору мЕжду входом и выходом, а между измерителем разности фаз и частотомером введен блок периодического запуска частотомера в моменты достижения зкс тремальных значений разности фаз, при этом дискриминатор выполнен настроенным на резонансную частоту брдм удовлетворяющую выражению ,0О.Ю а Е„р.. а 4 —, АР (о где 4 j — максимальная полоса расстрой-! ки частоты исследуемого резонатора возмущающим телом; собственная частота невозму0 щенного исследуемого резонатора;

9 Я„р — добротность исследуемого резонатора и резонансного частотного дискриминатора, 2 ° Измеритель по п.i о т л ич а ю шийся тем, что частотный дискриминатор выполнен в виде спирального четвертьволнового резонатора с подстроечным конденсатором.

3. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что частотный дискриминатор выполнен в виде кварцевого полосового фильтра.

11 68025 но всей длине резонатора без необ— ходимости измерения цифровых значений сдвигов частоты. При этом резко повь11пается быстродействие II как след— ствие этогo повышается точность 5 относительного измерения полей, а фиксация частоты в экстремальных тачках обеспечивает абсолютные измерения сдвигов частоты и поля.

Выбор промежуточнои :астоты в соот10 ветствии с указанным соотношением обеспечивает наивыспую точность, так «ак 11ижний преде11 определяется из условия отсутствия фазовых искажений, а верхний — из условия достижения максимальной чувствительнос 1 и измерliтc т!11 которая 11011ьБ:1аpтся

I- o в — раз. 11РС Л O

На черте;11е приве iена ilpI .и;,IIIIIIIIëüная схема устройства для случая,когда в качестве частотного дискриминатора использован спиральный четвертьволновый резонатор с подстроечным перемен11ым конденсатором.

Устоойство для измерЕния структуры поля выполнено следующим образом.

СВЧ-усилитель 1 снабжен среде.твом

2 для возбуждения усилите.III в режиме автогенерации на собственной частоте 30 исследуемого СВЧ-резонатора 3. К усилитегпо присоединена измерите тьная цепь, которая содержит смеситель гетеродинный генератор 5, резонансный частотный дискриминатор 6, измерительз5 разности фаз 7 с графопостроителем

8 и частотомер 9. СВЧ-резонатор 3 снабжен приводом 10 для протяжки пробного тела 11 и блоком 12 дпгя фиксации экстремального значения ухода фа-40 зы и подачи запускающего импульса на частото;.1ер 9 в момент прохождения пробного тела через эти точки. Промежуточная частота g выбрана из ус;10(IPQ(x вия

Я „

100Е < „,<

Устройство работает следу-ошим образом.

СВЧ-усилитель 1 с помощью настрой- 50 ки средства 2 вводится в режим автогенерации на частоте СВЧ-резонатора, в измерительную цепь поступает сигнал на рабочей 1астоте, который, смешиваясь в смесителе 4 с частотой гете- 55 родина, дает сигнал на промежуточной частоте „,„, который далее поступает в дискримйнатор 6. При сдвиге фазы на контуре, равном нулю, частотомер 9 показывает промежуточную частоту.

При перемещении пробного тела 11 возникает сдвиг собственной частоты резонатора и, следовательно, сдвиг рабочей частоты на величину д, Это приводит к появлению сдвига промежуточной частоты на ту же величину и в результате на частотном дискриминаторе 6 возникает сдвиг фазы а1 1, который связан сс сдвигом частоты 1 соотношением

a9= 28 р ь1

IIP Oui

Измеритель разности фаз 7 выдает сигнал, пропорциональный этому уходу, и он записывается графопостроителем

8. При непрерывном движении тела в резонаторе регистрирующая аппаратура реагирует на вс.е изменения поля непрерывно. Б итоге получают информацию о строении поля вдоль оси движения пробного тела. При этом блок 12 периодически запускает частотомер для фиксации измерения промежуточной частоты в моменты прохождения точек с экстремальным значением полей, относительная картина строения полей

iI0ï0ëíÿåòñÿ абсолютными значениями расстроек частоты в наиболее характерных точках. Ввиду того, что в соответствии с указанным выше соотношением промежуточная частота выбрана в 100 раз выше, чем максимальная расстройка по частоте. в измерительной цепи не возникает дополните Tlbliblx фазовых искажений. С другой стороны, промежуточ .1ая частота выбрана в соответствии с неравенством, пр а

)7— ppo

Этим обеспечивается резкое повышение точности измерения, а именно, Й пр во сколько раз больше, чем

8о - IIoo во столько Раз возрастает точ"о ность измерения уходов фазы, а следовательно, и поля.

Пример использования такого устройства применительно к четырехкамерному резонатору с пространственно однородной фокусировкой. Характерное значение его добротности 10 рабочая частота 150 МГц, диапазон расстроек частоты при введении пробного тела 2-10 Гц. В качестве реФ! )Hfk 3 ) на поj>F)iiкЯ

Т е х р < 31 С . !

1 ецак Гор . 1. У (ех))нл

3 с) к 3.: 3 б () 3 k) / - 1 Тираж 79

Б1!1!1!11!! Гоеу«(<роте>енного комитета С(:СР

>)о ле.)ам изобретений и открытий ! 30 15, 1!Оске)л, iK-35, Раушекая наб., л, k>>5

i1o,I)п1() ое (!)исп)(1:1 III!II 1!атeltт, г. Ужгород, ул. 11роектная, ч и >,1<. И«1 () ),,) н Г;,>1)л;;;1«(> !i(> н!,)бр;3 ь

;>РЛ П>)П !и !>Е ><>!f;1 I «j) НЛ I(l(Òf> 1 С ., .) ц (-,;,>бр« . И«с."> ьк> 1 1 (3 11ри, 1< — (1 >мс рk.)с (11 рл.3)I«("ãkl (1>л 3 (1>К вЂ” — „>

>! >."«. I:! f1 (f;,). !!«C >F>!fi f );. 1 jJ;k;t ) ) )«JI".

ГГ«чуя отлит J)F,)to< Гь ktçlkåj)è—

1 .1.Я (": Г Т()Н. 151(! Ik;1(>(О!!К>тkll IХ IИ(.. 1

lI, f;tC J1(! l It(фЛ 3<3) IP РЛ «l Ikl II OTkt« ,,;! < Иы!ых чие.!лх;еля рабочей ч;1(!в

"(Гы )!1 1(! 1, 1, 5 (3 ", что позволяет !

) . >! 1, l(11 ;.)1)ОКОМ Л)IЛ !! Л.3 Î !1(! PЯ( 1>«((!3 . . И«т);10 . О к и Г l y kk(TI Ikè ,п,>«ть ">, ц, 11ри атом II. çxkc рс— и)! <:! <, 1! > Г и l (311 (1)1(llиЯ п(>омеж >> Г<>ч

kl(>1l. л < т<> Гt k (! 11 Б то 1! л х )к(тр(МЛЕ! Ь Н))С 3 Н <1 1(kl 1 !it )1(>J)(11 .3 Л 13 т):MFI (3 < « ()(< 11(t)kk!3 (1(T t « >1 н « < 1 l, (.>!(.1 л

31 И 3 1! Л 1(> Н «1Я МОЖНО (j) Ли )kit ÒÜ «

X(3P 3 k(T P j) 11k tk1 I);tent)k НI IМИ JJJFFI ll j)O ГОТИ ПЯ !

> Hс. м чуе)c Г)3ите:!ы)c)еть (:Оетлl)(lÿeò

$Q в «тиос)ительш tx ))ис IRx Лля рябс)чей ч>От«ты 1 !ц, 1, "> 1() . 11ри прове— денни измерений по промежуточной чл(т()те Ilo exeMp прс>1(ложе ннОй е)ы

tIIP TO I)IOCTF И 3MPIJ(311131) ВОЗ раГТаеТ на