УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для измерения поляризационных характеристик волноводных устройств.

Известно устройство [1] для измерения кросс-поляризационной характеристики волноводного тракта. Устройство содержит СВЧ-генератор, диафрагму, измерительную линию, круглую вращающуюся волноводную секцию, закороченный перестраиваемый прямоугольный волновод, закорачивающий подвижный поршень, два зонда, согласованную нагрузку, две детекторные головки и волновод. Данное устройство обладает высокой чувствительностью, но имеет низкую скорость измерения поляризационной характеристики.

Наиболее близким к заявляемому по конструкции является устройство [2] для измерения поляризации электромагнитных волн, которое и выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит антенну, поляризационный трансформатор, состоящий из двух секций и круглого волновода, вращатель поляризации, переход с круглого волновода на прямоугольный и блок измерения. При измерении линейно-поляризованных компонент секции круглого волновода устанавливаются так, что обе вставки оказываются расположенными в одной плоскости, ориентированной под углом 45° относительно широкой стенки прямоугольного волновода. Путем поворота плоскости поляризации анализируемой волны с помощью вращателя поляризации производится селекция для измерения соответствующих параметров линейно-поляризованных составляющих. Устройство позволяет обеспечить высокую точность измерений, но требует больших затрат времени.

Техническим результатом заявляемого изобретения является значительное сокращение времени измерения поляризационных характеристик волноводных устройств.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения поляризационных характеристик, содержащее источник электромагнитных колебаний, последовательно соединенные вращатель поляризации, переход с круглого волновода на прямоугольный, блок измерения, дополнительно снабжено измеряемым элементом, вход которого подключен к выходу источника электромагнитных колебаний, а выход подключен к первому входу вращателя поляризации, и блоком управления вращателем поляризации, выход которого подключен к второму входу вращателя поляризации. Вращатель поляризации выполнен в виде круглого волновода диаметром с намотанной поверх него обмоткой управления, при этом в центре волновода установлен ферритовый стержень длиной не менее 3λ и диаметром не более концы которого выполнены в виде конусов длиной не менее где λ - длина электромагнитной волны.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения поляризационных характеристик, где

1 - измеряемый элемент;

2 - вращатель поляризации;

3 - переход с круглого волновода на прямоугольный;

4 - блок измерения;

5 - блок управления вращателем поляризации;

6 - источник электромагнитных колебаний.

Измеряемым элементом 1 является волноводное устройство, на выходе которого измеряются поляризационные характеристики электромагнитной волны: эллиптичность и угол поворота эллипса поляризации. Для получения высокой точности измерений применяется вращатель поляризации 2, конструкция которого обеспечивает минимальное изменение амплитуды сигнала при вращении плоскости поляризации электромагнитной волны. Он представляет собой ферритовый вращатель поляризации, изготовленный в виде круглого волновода с намотанной поверх него обмоткой управления. Диаметр канала волновода около где λ - длина электромагнитной волны. В центре волновода установлен ферритовый стержень, длина которого не менее 3λ, а диаметр не более Концы стержня изготовлены в виде конусов. Длина конуса не менее С помощью блока управления вращателем поляризации 5 осуществляется поворот эллипса поляризации электромагнитной волны, для того чтобы получить максимальный или минимальный уровень сигнала на блоке измерения 4. Переход с круглого волновода на прямоугольный 3 соединяет волновод круглого сечения с волноводом прямоугольного сечения, а также служит для выделения составляющей электромагнитной волны линейной поляризации типа Н₁₀ и поглощения составляющей электромагнитной волны типа H₀₁. Блок измерения 4 предназначен для измерения величины уровня сигнала электромагнитной волны, в качестве блока измерения может быть использован любой измеритель, имеющий цифровой выход. Источником электромагнитных колебаний 6 является генератор СВЧ.

Устройство для измерения поляризационных характеристик работает следующим образом. Электромагнитная волна СВЧ-диапазона линейной или круговой поляризации с источника электромагнитных колебаний 6 поступает на измеряемый элемент 1. После прохождения через измеряемый элемент электромагнитная волна приобретает эллиптическую поляризацию и поступает на вращатель поляризации 2. На вращателе поляризации по команде с блока управления вращателем поляризации 5 устанавливается угол поворота плоскости поляризации, обеспечивающий получение максимального или минимального уровней сигнала на блоке измерения 4. Управление вращателем поляризации производится дискретно. Для определения максимального или минимального уровней сигнала используется алгоритм пошагового приближения, заключающийся в том, что на начальном этапе измерения дискретное изменение угла поворота плоскости поляризации производится с максимальным шагом, а вблизи точки максимального или минимального уровня сигнала шаг уменьшается до величины, обеспечивающей необходимую погрешность измерений. Выбранный алгоритм позволяет осуществить управление устройством с помощью ЭВМ, что обеспечивает высокую скорость измерения поляризационных характеристик без снижения их точности. После прохождения через вращатель поляризации 2 электромагнитная волна поступает на переход с круглого волновода на прямоугольный 3, где выделяется составляющая электромагнитной волны линейной поляризации типа Н₁₀ и поглощается составляющая электромагнитной волны типа H₀₁. Электромагнитная волна линейной поляризации типа Н₁₀ поступает на блок измерения 4, где фиксируется величина уровня сигнала. По соотношению максимального и минимального уровней сигнала, полученных на блоке измерения 4, определяется эллиптичность электромагнитной волны. Угол поворота плоскости поляризации определяется по величине управляющего сигнала, подаваемого на вращатель поляризации с блока управления вращателем поляризации 5.

Данное устройство для измерения поляризационных характеристик дает возможность значительно сократить время измерения поляризационных характеристик волноводных устройств за счет того, что позволяет задать угол поворота плоскости поляризации электромагнитной волны посредством выдачи команды с ЭВМ на блок управления вращателем поляризации, а также считывать данные с блока измерений при помощи ЭВМ.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1328770, опубл. 07.08.1987, БИ №29.

2. Авторское свидетельство СССР №1647461, опубл. 07.05.1991, БИ №17.