Устройство для измерения структуры электромагнитного поля в ускоряющих резонаторах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801158025 А 4 Н 05 Н 7/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТ 85992/24-2(21) 36 (22) 03 (46) 30 (72) Н еритель разности аналоговог ипа л. Р 36ский, М.Л. Гусев,скопин и А.В.феиминатору МЕж а между изменому частотному диск ду входом и выходом, рителем разности фаз частотомером кого запуска достижения э еде ериодич частотомера в тремальных зн моменть кс ии разности фаз,натор выполнен нанансную частоту гПыражениюПР ри этом дискримтроенным на рездовлетворяющую100 аЮ( Юм 1 о ром где 11 г асстрой- сго ксимальная полос невозмуо резоая частот сследуемо обстве енного натор добро зонат 2, Измеч а ю щ и йный дискрими я тем, что част тор выполнен в в ального вертьволнов троечным ко енсат зонатора с по Измеритель ию щ и й с я т л и -стотныи то скр атор выполнен в в кварвого полосового ьтра. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ Н АВТОРСКОМУ СВ В.В. Куш Радоров(56) 11 пара 1 с 1 Б., ег аь "Р 1 е 2 дМеазигешепг оГ где КЕК Егпае-сач 1 гуЬу Веай РоггцгЬаггоп Мегйос 1", КЕК 79-7, Мау, 1979.2. Справочник по диафрагмированным волноводам. М., Атомиздат,1977,с. 356 (прототип),(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГОПОЛЯ 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 аналоговоготипа,гетеродинный генератор,смесительрабочей и гетеродинной частот, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измеренияструктуры полей, смеситель, резонансный частотный дискриминатор и частотомер дискретного счета включены змерительную цепь последователь лючен параллельно резонанс ки частоты исследуерезонатора возмущаюлом; ность исследуемого рера и резонансного часо дискриминатора,ельпо и.1, о тл и 1 тбр(Генигс тт 10 и(.5 1, У 1(01)и -ТСНЬ.ОР гЕХН 1 КЕ 11:ОЖ(Т Г 1 ТЬ 110110 внйгтлнг Цн нлет)й 1 еи рн От(тОГ)йн 13,.С Н(т т (ЗгС. Бй5 1 1 Р)Рт "15Т); Г," , г;т, ) "РСТРОГ(т 131111 тйтт 31015 11б 1(1 1 С Л, Л ГО р Р 1 С ГО 01 10;3 т Он 511 РО Нтгтг т (Нй 0 т(ЭЖ;Ой 111)ЦгЗОт гг 51 1 ргг т 1)йбН 03г т 13 (1(ИЗН 1 т (1 Р "Р ") 011( т 3 л:15;13151 (310 13 О л б )ке 11 з.11) (.К", ( Л 13 10 Г С. Н Е Р; ГИ ИГ Л О й (тТ Н С: Н - тгй;г тт;1 ГТОТС: ,1) т - Г)Е.3011;т Тй)(1 И ИЛСт)11 ГСЬ НУК) ЦЕ 1 Ь 1 СО ТОР но К 1 ОЕНг; Е ЕРОДИННт 11 ГЕНЕРЛТОР, С)гС ЕИС ,, .3 б й . т гГт (Р О 011т с)) (11 г)Ртт гт тГтг ттг(гт),ттгт т )гтт т ) Сг нс)1" лт( с Р.Р,;Р.3 . р.:г.л 1гИ тЛЕЗ 11,тг,;т. Гт г(тт, ти, г тггг;, г;:, г т РЗРг НЕНтг 1(301 С)ТНт ггг тгргтг гн -Ъ.) 301). 1(гоС:Ер; т Кгт "г". )1; тг;Л,(" )ГЗ т ) 1Т: 3 Г1 ( т 13.т.. 1 5:;) (1;3 т т З (. тЛИ:13 Л;1 йт:) Гт) ТИЛ ) 1 Г Г. РО тт 1111: Р)10 РЛГС)Р . ,".1 НгТС 11, 1 СЗ 1 С:,)О т 1 НО:,РЛбОРЦ Ц:1 етйт11 едост(3 Гка того 11:.сзргг. 351 ь.15 СТО 53 )С Нт( й К,15 Тй 1100", - тт 31 Вт НИ)т ЛОТОТ 1 тХ рЛР ГрйСК (3 .1(.ГОтгйТС,г 10., И тЗ 50(Г: 110111, ЛК КЛ 1 13 Р" 11) Н Р;1 ГР 1 г 3:;3, тй 1 Р т(Р Р Т)ТР т(. (1(з.т с" го 10 р(.с) 13 (кт т (1. 10 зг 3 1130 О(.Ген) Л 315) с ГО 51 Г 1 т -ЛЕ 31 Е ТНййтн И З(ерС гтя (труСт,грцт;Т 3):1 3)3.ч",К:1,;. г г,:011;,-Р 3 От10.:О.Н 11( :" : К тт гг 3, -лцс всей длине резонатора без необходимости измерения цифровых значений сдвигов частоты. При этом резко повьпцается быстродействие и как след - ствие этсгс повьпнается точность 5относительного измерения полей, афиксация частоты в экстремальныхтачках обеспечивает абсолютные измерения сдвигов частоты и поля,Выбор промежутсчнои :ас.тоты в соот 10ветствии с указанным соотношением обеспечивает наивыспу 1 о точность, так ак нижний предел определяется из условия отсутствия Фазовых искажеий, а верхний - из условия достижения максималыОй чувствительнОсти измер 11 тел 51 которая п 013 ш:1 аетсяо прц - раз.т про ОНа черте 5 ке приведена н 1511115 аль- . 20ная схема устройства для с.11 учая,когда в качестве частотного дискриминатора использован спиральцый четвертьволновый резонатор с подстроечным переменным кондесатором,25Устоойство для измерЕния структурыполя выполнено следующим Образом.СВЧ-усилитель 1 снаожен среде.твом2 для возбуждения усилите:я в режимеавтогенерации ца собственной частоте 30исследуемого СВЧ-резонатора 3. К усилитепо присоединена измеритегп наяцепь, которая сс 1 ержит смесительгетеродинцьй генератор 5, резонансныйчастотньй дискриминатор б, измерительЗ 5разности фаз 7 с графопостроителем8 и частотомер 9. СВЧ-резоцатор 3снабжен приводом 10 для протяжки пробного тела 11 и блоком 12 для Фиксации экстремального значения ухода фа зы и подачи запускающего импульса начастото;1 ер 9 в момент прохсждецияпробного тела через эти точки, Промежуточная частота т выбрана из услопоовия 45100 л 1 ( 1Устройство работает следу 1 оим образом,СВЧ-усилитель 1 с помощью настройки средства 2 вводится в режим автогенерации на частоте СВЧ-резонатора,в измерительную цепь поступает сигнална рабочей частоте, которьй, смешиваясь в смесителе 4 с частотой гетеродина, дает сигнал на промежуточнойчастоте который далее поступаетв дискримйнатор б. При сдвиге Фазы на контуре, равном нулю, частотомер 9показывает промежуточную частоту.При перемещении пробного тела 11возникает сдвиг собственной частотырезонатора и, следовательно, сдвиграбочей частоты на величину д ,Это приводит к появлению сдвигапромежуточной частоты на ту же величину и в результате на частотномдискриминаторе 6 возникает сдвигФазы а 1, который связан сс сдвигомчастотысоотношением1 И 18 рьГпроч Измеритель разности фаз 7 вь 1 дает сигнал, пропорциональный этому уходу, и Он записывается графопостроителем 8, При непрерывном движении тела в резонаторе регистрирующая аппаратура реагирует на вс.е изменения поля непрерывно. В 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 дополняется 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 дополнительных фазовых искажений, С другой стороны, промежуточ.ая частота выбрана в соответствии с неравенством,пР а)7 -продЭтим обеспечивается резкое повышение точности измерения, а именно,Спиво сксчько раз больше, чемЭо 2 ооойво столько 11 аз возрастает точноность 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.) Гкдз 1)б 3) -ь Тираж 79:БШ 111 П 11 Госуддрственно го комитета СССРсо де.ам изобРетений и откРытий11 .) 5, 1 искза, 11-35, Раушска) цаб д, 5 1 о;пп.ное 1 пси(: Пц "Патент", г, Ужгород, ул, 11 роектная, ч с,; с 1,(,сс)с; обн н,1 брдь ГсР;1)ЬЦ 11 й Е)ЦД 1Р ЦД С(1 Т 1 С.ли ,бр(тностьлд1 П), Прима -5з 1с 11 (ь:111) с 1.311) ( Г 1 ) с 3 С 1 К -: ,ЧТПСЛП:С ГЕхс (; 1) с 5 ПС):ГУГГо У 1 СТЦГтс ЛЬНО Гь ИЗМЕРИ -1 .Я "с тсц)51 с 13;бозтнь 1 и(л 1 с 1 хП с;С.сс И Сс (сд 3 О М Ер с 1 с сН О Т ц О -, с;п,цх ис дх для рабочей ч; -. И 3 Ц Д Сц ИЯ МОЖНО (Р Дц НИЬ С хдрдктерньи;сници для про Готипаи ем ч у 3 с Г 13 и т е:1 ь н о с т ь с О с т а 13)15 е1 О в относительшх числах для рабс)чей чдстотып, 1,5 1 Г., При прове -дениц измерений по промежуточнойчдстоте по схемс, предложенной зыше, точность измерении возрастает на