Устройство для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии Советский патент 1988 года по МПК G01R29/08 

Z

.. / 7. f.

Kt

Z

. f.

со

4

сл

11

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения пространственных и временных характеристик импульсных электрических или магнит ных полей в микрополосковых линиях (МПЛ) и, в особенности, в нерегулярных, а также в связанных линиях.

Цель изобретения - повышение раз- решающей способности и чувствительности.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополос- ковой линии.

На поверхность исследуемой микро- полосковой линии 1 в исследуемой области (над или под металлическими электродами) нанесена тонкая пленка 2, изготовленная из электрострикци- otHHoro или магнитострикционного материала. К боковым торцам микрополос ковой линии Г присоединены с помо- щью, например, эпоксидного клея первый и второй электроакустические преобразователи, состоящие из пьезоэлектрических пластин 3 и 4 с вы- полнейными на их поверхности встреч- но-штыревыми электроакустическими преобразователями 5 и 6. К первому электроакустическому преобразователю подключен второй генератор 7 электромагнитных колебаний, а к второму электроакустическому преобразователю - фазовый детектор 8, подключенный к индикатору 9 и связанный с первым электроакустическим преобразователем через аттенюатор 10 и фазовращатель 11. Первый генератор электромагнитных колебаний 12 соединен с входом микрополосковой.линии 2.

Устройство для измерения распределения, импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии работает следующим образом.

Генератор 7 электромагнитных колебаний возбуждает поверхностную акустическую волну в диэлектрической подложке микрополосковой линии, на поверхность которой нанесена тонкая пленка 2. Воздействие импульса электромагнитного поля, распространяющегося в микрополосковой линии 1, при- водит к изменению эффективных модулей упругости тонкой пленки 2 за счет электрострикционного или маг-

5

741

Q

j

2025 зо

5055

35

40

502

нитострикционного эффектов, что ведет к изменению скорости поверхностной акустической волны, а следовательно, и к изменению ее фазы в сравнении с опорным сигналом, проходящим через аттенюатор и фазовращатель. Это изменение пропорционально квадрату напряженности электрического или магнитного поля. При этом в зависимости от длины области взаимодействия (т.е. в зависимости от длины тонкой пленки 2 в направлении распространения поверхностной акустической волны) в фазе прошедшего акустического сигнала содержится информация либо о пространственном, либр о временном распределении электромагнитного поля измеряемого импульса. Сигналы с обоих плеч установки, смешиваясь, поступают на-фазовый детектор 8. Таким образом, сигнал на выходе фазового детектора 8, развернутый во времени в соответствующем масштабе (например, с помощью осциллографа), полностью соответствует пространственному или временному распределению измеряемой компоненты электромагнитного импульса, распространяющегося в микрополосковой линии 1. Аттенюатор 10 и фазовращатель 11 необходимы для выставления нулевой амплитуды и фазы сигнала на выходе фазового детектора в отсутствие электромагнитного поля и микрополосковой линии 1.

Поведение полосковой акустической волны, прошедшей область О, L, на которую в течение времени О, Т действует электромагнитное поле, приводящее к изменению модуля упругости, описывается выражением

U() UoCos(Kx-u)t) тt

- ||-Sdt e(t-t )flC,(t )S dx .

° о 0

iC,(x )c x-x -V, (t-t )j sin(kx -uJt ),

(1)

где Upcos(kx-wt) - плоская акустическая волна, подходящая к области взаимодействия;9(t) - функция Хэвисайда;с/Хх)- $ функция Дирака;

С„ - иевозмущенная

упругая постоянная;

йС,(х), йС(и) - пространственная и временная части возмущенно упругой постоянной.

Выполнив интегрирование в форму- ле (1) и проведя преобразование, можно получить

U(x,t) Uocos(kx-wt+Lf(x,t) ,

(2) где

v(x,t) - - AC,() AC,(t )dt

° (3)

для

VoT

«1 L и

L

4(x,t) Ю

CoVo

€ dC(t-x/VJ 4С, (x )dx о (4)

для случая L/VIJ i i Т,

где 1 - характерный размер пространственной неоднородности;

характерное время изменения возмущенного модуля упругости.

Последние формулы показывают, что плоская акустическая волна, прошедшая область взаимодействия, оказывается промодулированной по фазе, которая пропорциональна, либо пространственной, либо временной характеристикам возмущенного модуля упругости, которые однозначно связаны с соответствуклцими характеристиками электромагнитного поля. Таким образом, показания фазового детектора, определяют указанные характеристики электромагнитных полей, приводящих к изменению модуля упругости. Аналогичные соотношения можно получить и для поверхностей акустической волны.

При измерении пространственного распределения электромагнитного поля за время Т действия импульса, приводящего к изменению скорости поверхностной акустической волны, она смещается на расстояние L, а фаза изменяется на величину

где V - скорость акустической волны;

йУ - изменение этой скорости.

При измерении временного распределения электромагнитного поля должно выполняться соотношение VT L и формула для фазового сдвига приобретает вид

dif

ыЬ. /SV V v

(6)

5

0

5

0

5

0

5

0

Измеренные значения фазовых сдвигов поверхностной акустической волны для случаев (5) или (6) определяются возмущенными упругими постоянными, которые определяются значением измеряемых электрической или магнитной составляющей электромагнитного поля.

Формула изобретения

Устройство для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии, содержащее первый генератор электромагнитных колебаний, соединенный с входом микрополосковой линии, и индикатор, отлич ающееся тем, что, с целью повьшения разрешающей способности и чувствительности, введена тонкая пленка из элек- трострикционного или магнитострикци-. онного материала, расположенная на одной из поверхностей микрополосковой линии, к боковым торцам которой подсоединены введенные первый и второй электроакустические преобразователи, причем первый выход введенного второго Генератора электромагнитных колебаний соединен с первым электроакустическим преобразователем, а второй его выход соединен последовательно с аттенюатором, фазовращателем и первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с вторым электроакустическим преобразователем, выход которого соединен с индикатором, причем тонкая пленка из электрострикционного или магнито- стрикционного материала расположена между первым и вторым электроакустическими преобразователями.

Изобретение относится к радио- измерительной технике и обеспечивает повышение разрешающей способности и чувствительности. Для достижения цели вводится тонкая пленка 2 из электрострикционного или магнито- стрикционного материала. Она расположена на одной из поверхностей микрополосковой линии 1, к боковым торцам которой подсоединены электроакустические преобразователи (ЭАП) 5 и 6. К ЭАП 5 подключен г-р 7 электромагнитных колебаний, а к ЭАП 6 - фазовый детектор 8, подключенный к индикатору 9 и связанный с ЭАП 5 через аттенюатор 10 и фазовращатель 11. Генератор 12 электромагнитных колебаний соединен с микрополосковой линией 1, 1 ил. о (Л

й1 - U T4V/V,

ВИНИЛИ Заказ 570/41

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(5)

Тираж 772

Подписное