Способ определения добротности резонаторов и устройство для его осуществления

(е), (3) Изобретение относится .к техникерадиотехнических измерений и можетбыть использовано при разработке измерителей добротности резонаторов.Целью изобретения является повышение точности измерения.На фиг.1 представлена блок-схемаустройства, реализующего способ, нафиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа.Сущность способа состоит в переключении (манипуляции) фазы волны,падающей на измеряемый резонатор, иизмерении изменения амплитуды отраженной волны во времени,Волна, отраженная от измеряемогорезонатора при падении на него волныединичной амплитуды в момент начала(С=О) Ааэоманипулирующего импульсаП,(С), которому предшествует процесснакопления энергии в резонаторе достационарного состояния, может бытьпредставлена как суперпозиция первоначальной падающей волны и противофазной Волны, огибающая которой выражается в виде. скачка двойной амплитуды (фиг;26),а(с) = 1 - 2(С), (1) где И) = 0 при йс О, (с) = 1 приъ О.Отраженная от резонатора волна в момент переключения падающей волны на противоАазную также может быть рассмотрена как суперпозиция двух отраженных волн, Одна из них существует в виде первоначальной отраженной волны с огибающейЬ И)(2) где - параметр связи резонатора.Другая волна возникает в результате переходного процесса при включении противофазной волны двойной амплитуды и может быть записана в виде; лгде Р = 2 ц / У - постоянная временирезонатора,И - круговая частота,О н - нагруженная добротность резонатора. Выражение для огибающей отраженной;от резонатора волны запишется в видеОпределяя коэффициент импульсногоусиления по мощности как квадрат от ношения максимального значения огибающей к уровню падающего сигнала, получим следующее выражение для его вычисления: 25 По окончании фазоманипулирующегоимпульса начинается новый переходныйпроцесс. При этом отраженная от резонатора волна также может быть представлена в виде суперпозиции двухотраженных волн, огибающая одной изкоторых дается выражением (4), Другаяотраженная волна возникает в результате переходного процесса при включении падающей волны двойной амплитудыв момент времени где- длительность Аазоманипулиролванного импульса.Огибающая отраженной от резонатора волны после переключения Аазоманипулятора в исходное состояние име ет следующий вид (фиг, 2 в): Ъ(р,ь,с ) = --- (1-е Р)- .1 4 3 /"ф и ф 1 (3+1 (3+11,йР лпри.С = ьцТ, = 0 иЬ(3 0) =- (1- еР ), (10)Приравнивая (10) к значению, равному минус единице, соответствующему отраженной от резонатора волне при переключении фазоманипулятора из сос/1 п 2. Нагруженная добротность резонатораопределяется по ФормулеПри квадратичном детектировании и выполнении условия (11) огибающая претерпевает излом, а именно, ее производная уменьшается в 2 раза. При ,ц .- р 1 п 2 огибающая испытываетл лскачкообразное изменение в момент окончания Фазоманипулирующего импульса (фиг.2 д,е) .Это обстоятельство позволяет выбрать характерную точку на огибающейс помощью регулирования длительностифазоманипулирующего импульсадолОИ значенияпри 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 = М). В этом случае величина измеряемого интервала времени с, равна длительности фасо , зоманипулирующего импульсац и ее можно измерить с помощью электронно-счетного измерителя временных интерваловУстройство 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 плечом71523 отраженной волны - на последовательносоединенные вентиль 6, пиковый детектор 7 и осциллограф 8, вход синхроимпульсов которого соединен с выходом синхроимпульсов импульсного генератора 9, регулируемого по длительности выход которого подключенФ0к фаэоманипулятору 0 - 180Устройство работает в соответствиис временными диаграммами фиг.2 (см.,точки 1-111),При включении генератора 1 входной сигнал через Фазоманипулятор0 =, 180 2, находящийся в состоянии0 , через вентиль 3 и направленныйответвитель 4 подается к элементусвязи исследуемого резонатора 5,Происходит накопление энергии до ста 51015 ционарного состояния. Отраженный Формула изобретения Способ определения добротностирезонаторов, заключающийся в том,от резонатора сигнал через вентиль 6поступает на пиковый детектор 7, выделяющий его огибающую, и регистрируется на экране осциллографа 8. Синхронизация осциллографа осуществляется от импульсного генератора 9, Вмомент подачи Фазоманипулирующего имипульса длительностьюот импульсного генератора 9 происходит срабатывание Фазоманипулятора, сигнал навходе резонатора меняет Фазу от 0до 180 и на экране осциллографа начинает высвечиваться огибающая первогопереходного процесса, При окончанииФазоманипулирующего импульса фазома нипулятор возвращается в исходноесостояние, фаза входного сигнала становится равной О , начинается второйпереходный процесс. Регулируя длилтельность , добиваются отсутствия 40 скачкообразного изменения в точке наогибающей. Замечают эту характернуюточку по вертикальной метке, Измерив отношение максимального значенияогибающей к значению ее в характер ной точке К и длительность сц -- сЦнагруженную 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 предлагаемымспособом, устройство позволяет повысить точность измерения интервалавремени, а следовательно, нагружен"ной добротности резонатора,238и изменяют длительность фазоманипулирующего импульса до значенияпри коч ором продетектированный сигнал не испытывает скачкообразного изменения в момент окончания фазоманипулирующего импульса, а величины добротности рассчитывают по фор- мулам 15115 что подают на резонатор импульсномофулированную электромагнитную войну на резонансной частоте Г резонатора, детектируют отраженную от резонатора электромагнитную вол 5 ну и регистрируют продетектированньф сигнал, измеряют интервал времеиот значения, соответствующего ма симальному значению продетектирова ного сигнала, до характерного зн чения, соответствующего значению эт го сигнала, уменьшившемуся в за анное количество раз, рассчитывают величину добротности, о т л ич ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, импульсную модуляию электромагнитной волны осуществляют путем манипуляции ее фазына л л л лЕо о 2, . Еаф О - 1 п 2 где С - нагруженная добротностьрезонатораЦо - собственная добротность резонатораК - коэффициент импульсногоусиления . ставитель Вхред М.,Циды тукан Корректор О. Ципле едактор ковская Заказ 1509ВНИИПИ Государственног113035 7 Подписное зобретениям и открытия Раушская наб., д. 4/5 ир ГКНТ СС комитета по и Москва, Ж,Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10