Способ измерения прямых потерь ферритового циркулятора на высоком уровне мощности

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться при испытаниях ферритовых циркуляторов. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем оценки роста прямых потерь ферритовых приборов при высоких уровнях мощности. Для этого измерение прямых потерь ферритовых циркуляторов производится на высоком уровне мощности при помощи подачи на вход первого канала ферритового циркулятора СВЧ-сигнала, величину которого выбирают равной 0,25÷0,33 от уровня рабочей мощности, второй канал ферритового циркулятора закорачивают, а значение прямых потерь измеряют отношением мощностей в третьем и первом каналах ферритового циркулятора, деленным пополам. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ. Предлагаемый способ используется для испытаний ферритовых приборов в процессе их разработки, изготовления и исследований.

Разработка, исследование и изготовление ферритовых циркуляторов требует длительных энергоемких испытаний, связанных с необходимостью иметь источник СВЧ-сигнала высокого уровня мощности. В процессе испытаний разработчик не всегда располагает источником СВЧ-мощности с необходимым уровнем сигнала, поэтому при испытаниях ферритовых циркуляторов используют различные методы имитации высоких уровней мощности.

Известен метод сложения мощности нескольких генераторов, параллельно работающих, на одну нагрузку. Основными недостатками данного метода являются сложность создания установки с двумя и более генераторами СВЧ, обеспечение их работы на одну нагрузку, а также большие энергетические затраты.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом для предлагаемого изобретения, является способ испытаний ферритовых фазовращателей (авторское свидетельство СССР №1777523, МПК H01P 1/19, 1990). В основе данного изобретения использован способ имитации высоких уровней мощности, в котором фазовращатель нагревают до среднеобъемной температуры ферритового вкладыша предварительно определенной при рабочем уровне мощности и величиной СВЧ-сигнала, равной 0,01% от уровня рабочей мощности.

Однако данный способ не предназначен для оценки потерь ферритовых приборов, связанных с зависимостью параметров феррита от напряженности высокочастотного магнитного поля, например, при увеличении падающей мощности.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на расширение функциональных возможностей, а именно оценки роста прямых потерь ферритовых приборов при высоких уровнях мощности.

Достигается технический результат тем, что измерение прямых потерь ферритовых циркуляторов производится на высоком уровне мощности при помощи подачи на первый канал ферритового циркулятора СВЧ-сигнала, величину которого выбирают равной 0,25÷0,33 от уровня рабочей мощности, а второй канал ферритового циркулятора закорачивают. За счет отраженной волны амплитуда электрического поля удваивается, что эквивалентно увеличению мощности до четырех раз. Значение прямых потерь измеряют отношением мощностей в третьем и первом каналах ферритового циркулятора, деленным пополам:

$${\alpha }_{пр}=\frac{1}{2}10\lg \frac{P_{K_{III}}}{P_{K_I}}$$ ,

где α_пр - прямые потери;

$$P_{K_{III}}$$ - мощность в третьем канале ферритового циркулятора;

$$P_{K_I}$$ - мощность в первом канале ферритового циркулятора.

Способ измерения прямых потерь ферритового циркулятора на высоком уровне мощности осуществляется следующим образом: в испытуемом ферритовом циркуляторе создают режим короткого замыкания во втором канале, что при подаче в первый канал СВЧ-сигнала приводит к возникновению режима стоячих волн и удвоению амплитуды электрического поля в каналах ферритового циркулятора, которое эквивалентно увеличению СВЧ-мощности до четырех раз, по измеренным значениям мощностей в первом и третьем каналах вычисляются прямые потери ферритового циркулятора. Таким образом, испытания ферритового циркулятора можно проводить с уровнем СВЧ-генератора, составляющим 0,25÷0,33 от уровня рабочей мощности циркулятора.

Достоверность предложенного способа оценивается по результатам измерения прямых потерь ферритового циркулятора на высоком уровне мощности и их зависимостью от уровня мощности.

На фиг.1 представлен график зависимости значений прямых потерь от уровня мощности при отсутствии роста прямых потерь, на фиг.2 представлен график зависимости значений прямых потерь от уровня мощности при наличии роста прямых потерь.

Предложенный способ использовался для измерения прямых потерь ферритовых циркуляторов сантиметрового диапазона волн.

На вход первого канала ферритового циркулятора поочередно подается СВЧ-сигнал средней мощности 500 Вт и 2000 Вт, при этом во втором канале ферритового циркулятора создают режим короткого замыкания.

В первом случае испытывается ферритовый циркулятор с кондиционными ферритовыми вкладышами. Прямые потери составили 0,3 дБ при средней мощности 500 Вт и 0,32 дБ при средней мощности 2000 Вт. Увеличение роста прямых потерь не установлено.

Во втором случае испытывается ферритовый циркулятор с некондиционными ферритовыми вкладышами. Прямые потери составили 0,31 дБ при средней мощности 500 Вт и 0,97 дБ при средней мощности 2000 Вт. Измерения четко зафиксировали увеличение прямых потерь.

Использование данного способа позволяет определить прямые потери ферритового циркулятора на рабочей СВЧ-мощности с источником СВЧ-сигнала, составляющим 0,25÷0,33 от рабочей мощности ферритового циркулятора.

Способ измерения прямых потерь ферритового циркулятора на высоком уровне мощности при помощи подачи на первый канал СВЧ- сигнала, отличающийся тем, что величину СВЧ-сигнала выбирают равной 0,25÷0,33 от уровня рабочей мощности, при этом второй канал ферритового циркулятора закорачивают, а значение прямых потерь измеряют отношением мощностей в третьем и первом каналах ферритового циркулятора, деленным пополам:
,
где α_пр - прямые потери;
- мощность в третьем канале ферритового циркулятора;
- мощность в первом канале ферритового циркулятора.