УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СВЧ-ТРАКТОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВЫСОКОМ УРОВНЕ МОЩНОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к области СВЧ-техники и может быть использована для испытаний работоспособности волноводных СВЧ-трактов и их элементов при высоком уровне мощности.
Известен кольцевой резонатор бегущей волны И.В. Лебедев «Техника и приборы СВЧ», 1970 г., Москва, применяемый для испытаний волноводных СВЧ-устройств при уровнях мощности, значительно превышающих мощность генератора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является кольцевой резонатор бегущей волны (Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс «Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи» т. 2, 1972 г., Москва). Он содержит мощный генератор, устройство контроля мощности и частоты, замкнутый волноводный контур, в котором последовательно соединены, по меньшей мере, одно устройство контроля мощности и испытуемое устройство, соединенный через направленный элемент связи с магистральной линией, нагруженной на согласованную нагрузку.
Недостатком такой конструкции кольцевого резонатора бегущей волны является то, что в замкнутом волноводном контуре неизбежно присутствует встречная (отраженная) бегущая волна, возникновение которой обусловлено отражениями электромагнитных волн от всех элементов замкнутого волноводного контура, в том числе от направленного элемента связи и от испытуемого устройства, тем более, что отраженная волна так же, как и падающая, усиливается (резонирует) в замкнутом волноводном контуре, что влечет за собой неравномерность распределения мощности вдоль замкнутого волноводного контура.
Задачей предлагаемой полезной модели является достижение возможности получения высокого уровня мощности бегущей волны и равномерность ее распределения в устройстве для испытания СВЧ-трактов и их элементов.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что отраженная волна «поглощается» в невзаимном волноводном устройстве, например, в ферритовом вентиле, и, следовательно, усиливается (увеличивается) мощность падающей бегущей волны, проходящей через поперечное сечение волноводов, образующих замкнутый волноводный контур, в сравнении с мощностью, распространяющейся в магистральной линии, которая связана с этим замкнутым волноводным контуром направленным элементом связи.
Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что оно содержит мощный генератор, устройство контроля мощности и частоты, замкнутый волноводный контур, в котором последовательно соединены устройство контроля мощности и испытуемое волноводное устройство, соединенное через направленный элемент связи с магистральной линией, нагруженной на согласованную нагрузку.
Новым в предлагаемом устройстве является то, что в замкнутый волноводный контур установлено невзаимное волноводное устройство, выход которого, соединен с направленным элементом связи, а вход с испытуемым устройством.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для испытания волноводных СВЧ-трактов и их элементов на высокий уровень мощности.
Устройство для испытания СВЧ-трактов и их элементов на высокий уровень мощности содержит: мощный генератора (1), устройство контроля мощности и частоты (2), замкнутый волноводный контур (3), в котором последовательно соединены, устройство контроля мощности (4), испытуемое волноводное устройство (5) и невзаимное волноводное устройство (6), соединенный через направленный элемент связи (7) с магистральной линией (8), нагруженной на согласованную нагрузку (9). Выход невзаимного волноводного устройства (6), соединен с направленным элементом связи (7), а вход его с испытуемым волноводным устройством (5).
Устройство для испытания СВЧ-трактов и их элементов при высоком уровне мощности работает следующим образом: в замкнутый волноводный контур (3) устанавливается испытуемое волноводное устройство (5), от мощного генератора (1) распространяется электромагнитная волна по магистральной линии (8) в согласованную нагрузку (9). Проходя через направленный элемент связи (7) часть мощности электромагнитной волны передается в замкнутый волноводный контур (3) пропорционально коэффициенту связи. Пройдя по замкнутому волноводному контуру (3), ответвленная волна снова попадает в направленный элемент связи (7), где так же, как и «первичная» волна, пришедшая от генератора (1), делится пропорционально коэффициенту связи. Мощность волны ответвленной из замкнутого волноводного контура (3) поступает в согласованную нагрузку (9), а «оставшаяся» часть мощности снова распространяется в замкнутом волноводном контуре (3). При резонансе этот процесс повторяется многократно в результате синфазного сложения электромагнитной волны, распространяющейся в замкнутом волноводном контуре (3) с электромагнитной волной, пришедшей непосредственно из магистральной линии (8) от мощного генератора (1). Поэтому мощность и энергия суммарной электромагнитной волны в замкнутом волноводном контуре (3) увеличивается. В идеальном случае, при отсутствии потерь в замкнутом волноводном контуре (3), включая потери в направленном элементе связи (7), испытуемом волноводном устройстве (5) и невзаимном волноводном устройстве (6), этот процесс длился бы бесконечно долго, что привело бы к большой мощности в замкнутом волноводном контуре (3) и нарушению закона сохранения энергии. Однако, в реальной волноводной линии передач, образующей замкнутый волноводный контур (3), включая направленный элемент связи (7), испытуемое волноводное устройство (5) и невзаимное волноводное устройство (6), всегда есть активные потери электромагнитной энергии - расход энергии на нагрев. Поэтому процесс роста мощности длится не бесконечно долго, а лишь до тех пор, пока мощность, поступающая в замкнутый волноводный контур (3) из магистральной линии (8), не сравняется с мощностью отдаваемой («возвращаемой») замкнутым волноводным контуром (3) в магистральную линию (8). При установке невзаимного волноводного устройства (6) в замкнутый волноводный контур (3) отраженная от всех его элементов волна «поглощается». Тем самым исключается возможность образования стоячих волн в замкнутом волноводном контуре (3) и обуславливается равномерное распределение и усиление мощности вдоль замкнутого волноводного контура (3).
Увеличение мощности в замкнутом волноводном контуре (3) не является ее усилением в обычном понимании, а является запасенной мощностью в пределах замкнутого волноводного контура (3), вызывающей увеличение напряженности электромагнитного поля только в пределах этого замкнутого волноводного контура (3).
Испытуемое волноводное устройство (5) выдерживается в замкнутом волноводном контуре (3). Во время испытания контролируются показания всех устройств контроля мощности (2, 4) и отслеживается отсутствие признаков пробоя.
Если во время испытания признаки пробоя отсутствовали, то испытуемое волноводное устройство (5) можно считать работоспособным при высоком уровне мощности, зафиксированном устройством контроля мощности (4).
Таким образом, можно испытывать работоспособность волноводных СВЧ-трактов и их элементов.