1.2. Микроволновый интерферометр.

На рис. 1. изображена схема простейшего СВЧ-интерферометра. Сигнал СВЧ генератора через ферритовый вентиль поступает в направленный ответвитель 1 и далее разделяется, направляясь в два плеча интерферометра. Ферритовый вентиль – это однонаправленное устройство, пропускающее прямую волну и подавляющую волну, идущую в обратном направлении.

В плечо 1 интерферометра включен аттенюатор А1, позволяющий регулировать величинупроходящего сигнала, и фазовращатель Ф, позволяющий регулироватьфазупроходящего сигнала. Далее сигнал плеча 1 поступает в секцию детектора СВЧ (диод Д1).

В плече 2 после ферритового вентиля между двумя рупорными антеннами Р1 и Р2 имеется воздушный промежуток для помещения в него исследуемой среды, имеющей в общем случае комплексный показатель преломления, т.е. способной как ослаблять амплитуду сигнала (вносить затухание), так и смещать его фазу. В частности такой средой является плазма. При отсутствии среды СВЧ сигнал свободно проходит через промежуток между рупорами и далее через ферритовый вентиль поступает в секцию СВЧ диода Д2.

Сигналы обоих плеч векторно суммируются (интерферируют) в секции детектора СВЧ. На выходе детектора образуется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна интенсивности интерференционного сигнала в точке расположения СВЧ диода детектора.

Внимание. В нашем интерферометре применено встречное включение диодов СВЧ детектора Д1 и Д2. Это означает, что при настройке интерферометра таким образом, чтобы сигналы обоих плеч были одинаковы по величине и фазе, суммарный сигнал с детектора СВЧ, наблюдаемый на осциллографе, будет равен нулю. Если сигналы не равны по величине и/или фазе, то наблюдаемый на осциллографе сигнал будет положительным или отрицательным относительно нулевой линии осциллографа в зависимости от конкретного соотношения сигналов в плече 1 и 2. Внести поправки согласно реальному интерферометру.

1.3. Компоненты интерферометра.

1). В качестве СВЧ генератораиспользуется3-х сантиметровый клистрон …(Написать точно, что стоит в нашем интерферометре)

Примечание. СВЧ-сигнал генератора обычно модулируют по амплитуде низкочастотным сигналом. В этом случае на выходе СВЧ детектора регистрируется не постоянное напряжение, а модулирующий сигнал (обычно прямоугольной или синусоидальной формы с частотой ≈ 1 кГц), амплитуда которого пропорциональна амплитуде СВЧ поля, регистрируемого детектором.

2). Ферритовый вентиль– устройство, обладающее односторонней проходимостью для СВЧ поля. Это позволяет избавиться от отраженных волн в плечах интерферометра.

3). Направленный ответвитель(например, ответвитель 1) обладает способностью разделять сигнал основной линии (в данном случае сигнал, поступающий слева) на два (в плечо 1 и плечо 2) и значительно ослаблять отраженный сигнал, поступающий из ответвления.

4). Аттенюаторослабляет амплитуду проходящего сигнала без изменения его фазы.

5). Фазовращатель, наоборот, изменяет фазу проходящего сигналаφ, не меняя его амплитуды.

6). Рупорные антенны. Обычно плазменный резонатор, помещаемый между рупорными антеннами, представляет собой канал круглого сечения (стеклянную колбу с газом, в котором зажигается разряд). Поэтому рупорные антенны Р1 и Р2 также имеют круглое сечение с плавным переходом прямоугольного сечения волновода в круглое. Плавный переход осуществляется таким образом, чтобы сохранить в антенне тот же тип волны, что и в прямоугольном волноводе. То есть сохранить ту же поляризацию СВЧ поля. Плазменный резонатор можно удалять и помещать вместо него любую другую исследуемую среду, в частности, среду с известным показателем преломления для калибровки интерферометра.

7). СВЧ детектор.Детектор представляет собой полупроводниковый диод, способный работать в СВЧ диапазоне волн. Детектор вместе с волноводной секцией, в которую он помещен, образует детекторную головку. Простейшее устройство детекторной головки представляет собой отрезок волновода, замкнутый с одной стороны, на расстоянии λ/4 от которой расположен СВЧ диод. Таким образом диод оказывается в максимуме электрической напряженности поля в головке.