Радянський НВЧ-частотомір київського заводу «Сатурн» на 25,5–40,2 ГГц

Цей циліндр було отримано в подарунок від одного з співробітників ПрАТ НВП «Сатурн», коли чергове приміщення науково-дослідного інституту переобладналось під офіс, для здачі в оренду конторі “Купив – Перепродав”.

Доволі важка деталь, спочатку незрозумілого призначення з отворами та шкалою «ГГц», – виявилась волноводним частотоміром НВЧ-діапазону — механічним вимірювальним приладом, призначеним для визначення частоти надвисокочастотного сигналу у волноводному тракті. Невипадково ця річ потрапила на підприємство, а цілком логічно, оскільки НДІ «Сатурн» брав участь у створенні систем далекого космічного зв’язку для проєктів «Венера-15», «Венера-16» і «Вега», обладнання супутникового телебачення, систем міжсупутникового зв’язку 59–64 ГГц, радіометричних комплексів 22–118 ГГц та радіолокаційної апаратури на 94 ГГц.

Конструкція волноводу

На нижній частині частотоміра розташовані два однакові прямокутні порти, вони знаходяться один навпроти одного та з’єднані всередині прямим наскрізним каналом. Це і є основний волноводний тракт приладу.

На низьких частотах електричний сигнал можна передавати звичайними провідниками або коаксіальним кабелем. Але в НВЧ-діапазоні, особливо на десятках гігагерців, широко застосовуються металеві волноводи.

Фактично це порожнистий металевий канал точно визначеного перерізу, всередині якого поширюється електромагнітна хвиля.

Внутрішній розмір прямокутного каналу цього частотоміра становить приблизно 7 мм на 3 мм, виміруював лінійкою, а не штангенциркулем. Це майже точно відповідає стандартному волноводу WR-28, внутрішній переріз якого становить 7,112 × 3,556 мм. Його стандартний робочий діапазон — 26,5–40 ГГц.

Принцип роботи

В основі роботи лежить електромагнітний резонанс. Два бокові прямокутні порти утворюють наскрізний тракт: НВЧ-сигнал надходить через один порт, проходить крізь прилад і виходить через другий. Окремо від цього тракту розташований третій, перпендикулярний канал. Зовні він також починається прямокутним отвором, але далі його геометрія змінюється та переходить у звужену частину.

Принцип роботи резонансних НВЧ-вимірювачів полягає в тому, що резонатор налаштовується на частоту сигналу. Коли його власна резонансна частота збігається з частотою електромагнітної хвилі у волноводі, характер проходження енергії через тракт змінюється.

У спрощеному вигляді роботу цього приладу можна представити так: НВЧ-сигнал → волноводний вхід → наскрізний тракт → волноводний вихід, а з основним трактом електромагнітно пов’язаний перестроюваний резонатор.

Оператор обертає циліндр частотоміра. Механічний механізм змінює параметри резонансної системи, а разом із ними — частоту її резонансу. Коли налаштування резонатора збігається з частотою досліджуваного сигналу, це можна зафіксувати за зміною рівня сигналу в тракті. Після цього значення частоти просто зчитується зі шкали.