.При серийном производстве сложных резонаторных систем процесс производственного контроля структуры поля в резонаторах автоматизируется. В качестве .примера такой автоматизации на рис. 12.2 показана .функциональная схема измерительного стенда, основанного на методе активного зонда, с ооциллографической ин- дикацией контролируемой структуры электромагнитного поля в резонаторной колебательной системе магнетрона. Зонд располагается вдоль радиуса системы и вращается вокруг ее оси с помощью электромотора. Сигнал с .зонда (t/з), пропорциональный радиальной составляющей электрического поля, детектируется детекторной головкой, усиливается усилителем и отклоняет электронный луч осциллографического индикатора, который воспроизводит на экране осциллографической трубки картину распределения радиальной составляющей электрического .поля системы. Для получения радиальной iqpyroBofi развертки, синхронной с вращением зонда, с помощью мотора вращается ротор сельсин-трансформатора, который расщепляет измеряемый сигнал [/з а две составляющие: /71 = [/зС08ф и [/2=/з8тф, )Где ф - угол поворота оси с зондом.

Метод реактивного зонда. Функциональная схема измерений методом реактивного зонда показана на рис. Г2..3. При измерениях методом реактивного зонда .выводы измеряемого устройства закорачиваются, и оно превращается в резонатор (резонансный макет). Для того чтобы поле такого резонансного макета соответст-

Иоротиов замынание

Мехаииз перемещении зонт

Рис. 12.3. Измерение структуры толя методом реактивного эонЩЗ

вовало ПОЛЮ устройства в рабочем режиме, необходимо, чтобы он имел достаточно большую электрическую длину (несколько длин волн). Этому условию, как правило, легко удовлетворяют замедляющие системы электровакуумных приборов СВЧ, при исследовании которых ©тот метод ча.ще всего применяется.

Сущность метода реактивного зонда сводится к тому, что при введении в резонансный макет, возбужденный на резонансной частоте, металлического или диэлектрического тела меняется его ре-

зонансная частота. Изменение резонансной частоты прошорцио-яально квадрату напряженности электрического поля в измеряемой области:

где Wcp - средний запас энергии в резонансном макете за один период колебаний; Кз - коэффициент, зависящий от геометрии, ориентации относительно направления .поля и электрических параметров материала зонда.

Чтобы не нарушать структуру измеряемого поля и получить необходимую разрешающую способность, пробное тело, называемое реактивным зондом, должно иметь геометрические размеры значительно меньшие длины волны. Форма реактивного зонда может быть сферической !(шарик) и щилиндрической (стержень).

Дри измерениях резонансный макет возбуждается с помощью слабо связанного элемента связи. Конструкция и размещение элемента связи должны обеспечивать преимущественное возбуждение электромагнитной волны нужного типа. iC помощью другого элемента связи, также слабо связанного с резонатором и реагирующего преимущественно на волну нужного типа, ОВЧ колебания снимаются с резонатора и подводятся к детектору. Во время измерений реактивный зонд с помощью тонкой нити и механического лриспособления перемещается внутри резонансного макета. Это перемещение вызывает изменение резонансной частоты последнего. В каждом новом положении зонда ГСС настраивается на новую резонансную частоту исследуемого макета. С помощью волномера измеряется изменение резонансной частоты относительно резонансной частоты макета в отсутствие зонда. Полагая, что постоянная /Сз ие меняется при измерениях, и, поддерживая мощность генератора неизменной, по смещению резонансной частоты с помощью (12.1) определяют величину, пропорциональную напряженности электрического поля в измеряемой точке. Затемп(Г измеренным точкам строится эпюра распределения электрической составляющей поля вдоль направления перемещения зонда.

Применение метода реактивного зонда при измерениях по точкам является малоаффективным, так как связано с трудностями измерения малых изменений резонансной частоты макета (порядка 10- fp). Поэтому на практике в основном используются автоматизированные измерительные установки, функциональная схема которых показана на рис. 12.4. При проведении измерений в резонансном макете с помощью электромотора вдоль направления измерения электрической составляющей поля протягивается реактивный зонд. В это время с относительно большой частотой повторения по линейному пилообразному закону перестраивается свнпируемый СВЧ генератор. В результате перестройки частоты генератора на выходах детекторов Mi и Дг За каждый период свипирования появляется :по одному импульсу. Импульсы имеют форму резонансных характеристик. Первый принадлежит волно-

ii 373

меру, а второй - резонансно!му макету. Первый неподвижен относительно начала Овипирования частоты, а второй перемещается по мере изменения резонансной частоты макета при перемещении реактивного зонда. Таким образом, временной интервал между импульсами меняется. Имиульсы подаются на триггер, (Который

Свипируемый 11 II i-1 II

ЭлЕНтро-

ИвмЕРяемое уетройе/пВо

I I I I

Mill

Рвантиеный зонО

АгЦ.

Рис. 12.4. Авгамзгизаиия иэмереиий структуры шля методом реактивного зонда

формирует на своем выходе импульс, ширина его пропорциональна изменению резонансной частоты макета и, следовательно квадрату напряженности электрического поля. Используя широт-ноимпульсный детектор и самописец, лента которого передвигается синхронно с движением реактивного зонда, получим эпюру раопределения электрического поля в исследуемом устройстве в направлении движения реактивного зонда.

Для проведения количественных измерений необходима калибровка зондов. Активный зонд калибруется в согласованной линии передачи, для которой амплитуда поля в средней части широкой стенки волновода определяется уравнением (SjIS):

EoyP.Zjab. 374