Способ определения добротности резонаторов и устройство для его осуществления

Способ определения добротности резонаторов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике радиотехнических измерений и может быть использовано при разработке измерителей добротности резонаторов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ основан на переключении фазы волны, падающей на измеряемый резонатор, и измерении изменения амплитуды отраженной волны во времени. Устройство, реализующее способ, содержит генератор СВЧ 1, фазоманипулятор 2, вентиль 3, направленный ответвитель 4, вентиль 6, пиковый детектор 7 и осциллограф 8. Устройство позволяет повысить точность измерения интервала времени и, следовательно, нагруженной добротности резонатора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (ц) G 01 R 27/26

0llHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4306338/24-21 (22) 15.09.87 (46) 15.06.90. Бюл. N - 22 (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при

МГТУ им. Н.Э. Баумана (72) И.И. Лебедюк,В,И, Левин и И.Б. Федоров (53) 621,317,3 (088.8) (56) Валитов P À., Сретенский В.Н °

Радиотехнические измерения. М,:

Сов, Радио, 1970, с. 660-662, Диденко А.Н. Сверхпроводящие вол.новоды и резонаторы. М.: Сов,Радио, 1973, с. 70-71;

2 .(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ

РЕЗОНАТОРОВ (57) Изобретение относится к технике радиотехнических измерений и может быть использовано при разработке измерителей добротности резонаторов.

Целью изобретения является повышение точности измерения. Способ основан на переключении фазы волны, падающей на измеряемый резонатор, и измерении изменения амплитуды отраженной волны во времени, Устройство, реализующее способ, содержит генератор СВЧ 1, фазоманипулятор 2, вентиль 3, направленный ответвитель 4, вентиль 6, пиковый детектор 7 и осциллограф 8, Устройство позволяет повысить точность измерения интервала времени и, следовательно, нагруженной добротности резонатора. 2 ил.

1571523

Изобретение относится .к технике радиотехнических измерений и может быть использовано при разработке измерителей добротности резонаторов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена блок-схема

° устройства, реализующего способ, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие сущность способа.

Сущность способа состоит в переключении (манипуляции) фазы волны, падающей на измеряемый резонатор, и измерении изменения амплитуды отраженной волны во времени.

Волна, отраженная от измеряемого резонатора при падении на него волны единичной амплитуды в момент начала (t=0) фаэоманипулирующего импульса

U(t), которому предшествует процесс накопления энергии в резонаторе до стационарного состояния, может быть представлена как суперпозиция первоначальной падающей волны и противофазной Волны, огибающая которой выражается в виде скачка двойной амплитуды (фиг.-2б), a(t) = 1 — 2g(t), (1) где g(t) = О при t 0, g(t) = 1 при

> 0 °

Отраженная от резонатора волна в момент переключения падающей волны на противофазную также может быть рассмотрена как суперпозиция двух отраженных волн, Одна из них существует в виде первоначальной отраженной волны с огибающей

Ь (t)

7 (2) где - параметр связи резонатора. Другая волна возникает в результате переходного процесса при включении противофазной волны двойной амплитуды и может быть записана в виде: (е), (3) Ь<(t)— л где = 20 ц / Я вЂ” постоянная времени резонатора:

И вЂ” круговая частота, О н — нагруженная добротность резонатора.

Выражение для огибающей отраженной; от резонатора волны запишется в виде (фиг, 2в) 5

b(at) = - — + — е

h-1 4 P -t(,г /+1 +1 (4) При t = 0

Ь„,(Р,О) =, (5) 10

Определяя коэффициент импульсного усиления по мощности как квадрат от15 ношения максимального значения огибающей к уровню падающего сигнала, получим следующее выражение для его вычисления:

М вЂ” Ьт(Р О) ) (3 +1) г (6) = t — (,ц, . (7) где „ - длительность фазоманипулирои, ванного импульса.!

Огибающая отраженной от резонатора волны после переключения фазоманипулятора в исходное состояние име45 ет следующий вид (фиг. 2в):

Ь(р,с,,t ) = — — — (1-е )" л

Г 0 P+.1 l3+1

Ь1((, (9) 50 л при.t = ьц>t = О и

Ь(3 „O) = — (1-е ), (10) .1

Приравнивая (10) к значению, равному минус единице, соответствующему отраженной от резонатора волне при переключении фазоманипулятора из сос25 По окончании. фазоманипулирую@его импульса начинается новый переходный процесс. При этом отраженная от резонатора волна также может быть представлена в виде суперпозиции двух отраженных волн, огибающая одной из которых дается выражением (4) . Другая отраженная волна возникает в результате переходного процесса при включении падающей волны двойной амплитуды в момент времени

15 тояния 180 в исходное — 0 в момент времени t = ь ц получаем л

c „JIL = 1п 2, (11) . откуда (=,„/1п 2. (12) Нагруженная добротность резонатора определяется по формуле

Q„.=иЕ = К ь /1n 2 (13) Из (7) получаем (14) собственной добротзаписывается в

Выражение для ности резонатора виде:

2 f î а „

3- 1п 2

Q (1+3) QH

При квадратичном детектировании и выполнении условия (11) огибающая претерпевает излом, а именно, ее производная уменьшается в 2 раза.

При .ц .- р 1п 2 огибающая испытывает л л скачкообразное изменение в момент окончания фазоманипулирующего импульса (фиг.2 д,е) .

Это обстоятельство позволяет выбрать характерную точку на огибающей с помощью регулирования длительности фазоманипулирующего импульса до лО

И значения „при котором огибающая не испытывает скачкообразного изменения в момент окончания импульса (и в то же время претерпевает излом), причем ее значение в этой точке равно уровню падающей мощности (К = И). В этом случае величина измеряемого интервала времени, равна длительности фап.о, зоманипулирующего импульса ц и ее можно измерить с помощью электронно-счетного измерителя временных интервалов °

Устройство для реализации способа представлено в виде блок-схемы на фиг. 1.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор СВЧ 1, фазоманипулятор 0-180 2, вентиль 3 и направленный ответвитель 4, нагру-, женный основным плечом на исследуемый резонатор 5, а вспомогательным плечом

71523 отраженной волны — на последовательно соединенные вентиль 6, пиковый детектор 7 и осциллограф 8, вход синхроимпульсов которого соединен с выходом синхроимпульсов импульсного генератора 9, регулируемого по длительности выход которого подключен

Э

0 к фаз о ма нипуля т ору 0 — 180

Устройство работает в соответствии с временными диаграммами фиг.2 (см.. точки I-III), При включении генератора 1 входной сигнал через фазоманипулятор

0 =, 180 2, находящийся в состоянии

0, через вентиль 3 и направленный ответвитель 4 подается к элементу связи исследуемого резонатора 5.Происходит накопление энергии до ста5

15 ционарного состояния. Отраженный

Формула изобретения

Способ определения добротности резонаторов, заключающийся в том, от резонатора сигнал через вентиль 6 поступает на пиковый детектор 7, выделяющий его огибающую, и регистрируется на экране осциллографа 8. Синхронизация осциллографа осуществляется от импульсного генератора 9, В момент подачи фазоманипулирующего ими пульса длительностью от импульсного генератора 9 происходит срабатывание фазоманипулятора, сигнал на входе резонатора меняет фазу от 0 до 180 и на экране осциллографа начинает высвечиваться огибающая первого переходного процесса, При окончании фазоманипулирующего импульса фазома35 нипулятор возвращается в исходное состояние, фаза входного сигнала становится равной 0, начинается второй переходный процесс. Регулируя длил тельность „, добиваются отсутствия

40 скачкообразного изменения в точке на огибающей. Замечают эту характерную точку по вертикальной метке. Измерив отношение максимального значения огибающей к значению ее в характер45 ной точке К и длительность сц

Ц нагруженную и собственную добротности резонатора определяют путем пересчета по формулам (13), (15) .

Как следует из описания устройства в статическом состоянии и его работы в соответствии с предлагаемым способом, устройство позволяет повысить точность измерения интервала времени, а следовательно, -нагружен

55 ной добротности резонатора.

23

8 и изменяют длительность фазоманипулирующего импульса до значения при коч ором продетектированный сигнал не испытывает скачкообразного изменения в момент окончания фазоманипулирующего импульса, а величины добротности рассчитывают по формулам

15715 что подают на резонатор импульсно мофулированную электромагнитную войну на резонансной частоте Й резонатора, детектируют отраженную от резонатора электромагнитную вол5 ну и регистрируют продетектированньф сигнал, измеряют интервал времеИи от значения, соответствующего ма симаг(ьному значению продетектирова ного сигнала, до характерного зн чения, соответствующего значению эт ro сигнала, уменьшившемуся в за анное количество раз, рассчитывают величину добротности, о т л ич ю шийся тем,что, с целью повышения точности, импульсную модуля ию электромагнитной волны осуществляют путем манипуляции ее фазы на

) л л л о о 2 Еа ь

1п 2 о у Тп 2 где - нагруженная добротность резонатора

Цо — собственная добротность резонатора

К вЂ” коэффициент импульсного усиления .,,0

off (wf

Ю t

8/И

a2() +1

Составитель В, Стукан

Техред М.,Цидык Корректор 0. Ципле

Редактор A. Маковская

Заказ 1509 Тираж 557 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101