Датчик магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи Советский патент 1987 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве датчика при измерении величины напряженности магнитного поля (или величины тока) импульсной электромагнитной волны с характерными временами изменения ее параметров в наносекундном диапазоне времени.

Цель изобретения - увеличение полосы рабочих частот и чувствительности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема датчика магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи.

Датчик магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи выполняют так, чтобы между проводниками 1 и 2 линии передачи был размещен экран 3, выполненный из проводящего материала. В данном случае экран 3 заглублен под поверхность проводника 2.

Внутрь экрана 3 помещена спираль 4 из токопроводящего материала. Формы поперечного сечения спирали, а также внутренней полости экрана 3 произвольны, а их продольная ось (даже криволинейная) совпадает с конфигурацией силовой линией магнитного поля электромагнитной волны. На продолжении той же силовой линии магнитного поля электромагнитной волны расположена дополнительная спираль 5, которая имеет противоположное направление закручивания и помещена в экран 3. Вторые ближайщие друг к другу концы спиралей 4 и 5 (по одному концу от каждой спирали) подсоединены к нагрузке 6, концы спиралей 4 и 5 (по одному от каждой спирали) подсоединены к экрану 3 и нагрузке 6 соответственно. Второй вывод нагрузки 6 подсоединен к экрану 3.

Нагрузка 6 состоит из параллельно соединенных резистора 7 и коаксиального кабеля 8. В частном случае (в предельном случае) резистор 7 может отсутствовать, т. е. величина сопротивления резистора 7 равна бесконечности. Коаксиальный кабель 8 служит для передачи сигнала к регистратору.

В стенке экрана 3, обращенной к потенциальному относительно экрана 3 проводнику 1, выполнена щель 9, щирину которой изменяют (увеличивают) по мере приближения к концам спиралей 4 и 5, подсоединенных к нагрузке. Тем самым создают непрерывную переменную вдоль продольной оси спиралей 4 и 5 емкостную связь между проводником передающей линии 1 и спиралями 4 и 5 такую, что отношение величины этой емкостной связи, приходящейся на единицу длины продольной оси спиралей 4 и 5, к величине емкостной связи, приходящейся на единицу длины продольной оси спиралей 4 и 5 в этом же месте, между спиралями 4 и 5 и экраном 3 увеличивается в направлении к концам спиралей 4 и 5, подсоединенным к нагрузке 6.

0

Датчик магнитной составляющей электромагнитного поля линии передачи работает следующим образом.

Магнитное поле электромагнитной волны,

распространяющейся между потенциальным и заземленным проводниками 1 и 2 линии передачи, индуцирует в спиралях 4 и 5 ток, величина которого пропорциональна величине магнитной составляющей поля электромагнитной волны. В связи с тем, что спирали 4 и 5 имеют различное направление закручивания, токи, индуцированные в спиралях 4 и 5, по нагрузке 6 протекают в одном и том же направлении. Резистор 7 и параллельно подсоединенный к нему согла5 сованный около регистратора коаксиальный кабель 8 придают нагрузке чисто активный характер. В этом случае падение напряжения на нагрузке, созданное протекающим по ней током, пропорционально величине магнитного поля. По коаксиальному кабелю 8 это падение напряжения поступает на регистратор.

0

В установивщемся состоянии (по истечении достаточно большого промежутка вре- мени после каждого резкого изменения величины магнитного поля) напряжение, созданное на нагрузке 6, распределяется вдоль спиралей 4 и 5 в соответствии с распределе- ние.м индуктивностей последовательно соединенных участков этих спиралей. Переход от первоначального состояния датчика магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи к установивщемуся состоянию заключается в зарядке (или разрядке) электрических емкостей до напряжения, соответствующего установивще.муся состоя

нию.

5

в предлагаемом устройстве зарядка электрических емкостей между спиралями 4 и- 5 и экраном 3 и электрических емкостей меж0 ду отдельными витками спиралей 4 и 5 происходит под воздействием напряжения на проводнике 1 линии передачи через емкостную связь между проводником 1 и спиралями 4 и 5 одновременно с возникновением в последних индуктированного тока. Если распределение напряжения по электрическим емкостям совпадает с распределением напряжения по его индуктивностям в установивщемся состоянии, то переходный процесс выравнивания этих распределений на0 пряжения отсутствует. Так как переходный процесс выравнивания распределений напряжения по индуктивностям и емкостям имеет колебательный характер и для умень- щения амплитуды тока этих колебаний в нагрузке до допустимой величины приходится

5 уменьщать допустимую крутизну изменения амплитуды регистрируемого сигнала, то ликвидация переходного процесса выравнивания распределений напряжения по индуктивностям и емкостям эквивалентно увеличению верхней граничной частоты полосы допустимых частот датчика электромагнитной волны.

Ликвидация переходного процессе выравнивания распределений напряжения позволяет увеличить количество витков спиралей 4 и 5 на единицу длины продольной оси этих спиралей и тем самым уменьшить спад вершины регистрируемого сигнала прямоугольной формы, т. е. уменьшить нижнюю граничную частоту полосы допустимых частот датчика.

В результате одновременного увеличения

10

Формула изобретения Датчик магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи, содер- жаш.ий спираль из токопроводящего материала, продольная ось которой повторяет конфигурацию магнитной силовой линии и которая помещена в экран, выполненный из проводящего материала и размещенной между проводниками линии передачи, причем в стенке экрана выполнена щель, ориентированная вдоль продольной оси спирали, первый конец спирали соединен с экраном, а второй - с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с экраном, от- личающийся тем, что, с целью увеличения

верхней граничной частоты и уменьшения 15 полосы рабочих частот и чувствительности.

нижней граничной частоты полосы допустимых частот датчика электромагнитной волны возрастает его полная ширина полосы допустимых рабочих частот.

введена дополнительная спираль с противоположным направлением закручивания, про дольная ось которой повторяет конфигурацию продолжения магнитной силовой линии и которая расположена в экране, щель

Кроме того, увеличение количества вит- выполнена в стенке экрана, обращенной к ков спиралей 4 и 5 на единицу длины их продольных осей позволяет увеличить величину сопротивления нагрузки 6 вплоть до вепотенциальному проводнику передающей линии, а ее ширина увеличивается в направлении от концов спирали и дополнительной спирали, соединенных с экраном, к концам.

личины волнового сопротивления коаксиальпотенциальному проводнику передающей линии, а ее ширина увеличивается в направлении от концов спирали и дополнительной спирали, соединенных с экраном, к концам.

ного кабеля 8, увеличивая тем самым воз-25 соединенным с нагрузкой, при этом первый

можную чувствительность датчика электро-конец дополнительной спирали соединен с

магнитной волны к магнитной составляющейэкраном, а второй - с первым выводом намагнитной волны.грузки.

Формула изобретения Датчик магнитной составляющей электромагнитной волны линии передачи, содер- жаш.ий спираль из токопроводящего материала, продольная ось которой повторяет конфигурацию магнитной силовой линии и которая помещена в экран, выполненный из проводящего материала и размещенной между проводниками линии передачи, причем в стенке экрана выполнена щель, ориентированная вдоль продольной оси спирали, первый конец спирали соединен с экраном, а второй - с первым выводом нагрузки, второй вывод которой соединен с экраном, от- личающийся тем, что, с целью увеличения

выполнена в стенке экрана, обращенной к

потенциальному проводнику передающей линии, а ее ширина увеличивается в направлении от концов спирали и дополнительной спирали, соединенных с экраном, к концам.

Изобретение относится к электротехнике и обеспечивает увеличение полосы рабочих частот и чувствительности. Устр-во выполнено следующим образом. Между проводниками 1 и 2 линии передачи размещен экран 3, выполненный из проводящего материала. Внутрь экрана 3 помещена спираль (С) 4 из токопроводящего материала. Формы поперечного сечения спирали и внутренней полости экрана 3 произвольны, а их продольная ось совпадает с конфигурацией силовой линии магн. поля электромагн. волны. На продолжении этой силовой линии расположена дополнительная С 5. С 5 имеет противоположное направление закручивания и помещена в экран 3. Одни концы С 4 и 5 подсоединены к нагрузке 6, др. - к экрану 3 и нагрузке 6. 2-й вывод нагрузки 6 подсоединен к экрану 3. Нагрузка 6 состоит из параллельно соединенных резистора 7 и коаксиального кабеля 8. 1 ил. сл со оо сд со о со