Способ определения коэффициента отражения радиопоглощающего материала Советский патент 1988 года по МПК G01R27/06 

|

ю

00

Изобретение отйосится к области р адиоизмерений, может быть использо- вйно для определения коэффициента отражения радиопоглощагощих материалов (PIIM) в диапазоне СВЧ и является усо вершенствованием изобретения по авт. св. СССР № 1219984.

Цель изобретения увеличение точ

НОСТИо.

На чертеже приведена структурная лектрическая схема устройства, реализующего способ определения коэффициента отражения радиопоглощающего

п - целое положительное

число,

Недостатком способа является большая погрешность измерения к.о, на нижних частотах диапазона СВЧ. Это связано с тем, что ДН передающей антенны в направлении на точку зеркального отражения на поверхности испытуемого РПМ и приемной антенны в на-. правлении на передающую антенну при перемещении РПМ будет меняться и при разных углах oi, и uij падения волны ка испытуемый РПМ будет различной и,

Изобретение относится к области радиоизмерений. Цель изобретения - .увеличение точности. Известно, что напряженность электромагнитного поля убывает с увеличением .расстояния от передающей антенны (А) по закону 1/г, где г - расстояние между А. С целью увеличения точности одновременно с перемещением испытуемого материала в направлении нормали к его поверхности измеряют расстояние между А по закону, определяемому по формуле ЛИ ..;.. 2uh(F -F )(F ctgoi - F ctgV),: где д R - величина изменения расстояния между А; uh - величина перемещения испытуемого материала ;.о(, , о - углы падения электромагнитной волны на испытуемый материал; F , F - соответствующие им значения диаграммы направленности приемной А по напряженности поля в направлении на передающую А. Устр-во, реализующее способ, содержит передающую А 1, приемную А 2, которую направляют в точку .зеркального отражения на поверхности испытуемого радиопоглощающего ма гери- ала 3 с установкой плоскости поляризации в горизонтальной плоскости 4, перпендикулярной плоскости 5 падения волны на испытуемый материал, направ- ленньй ответвитель 6, г-р 7, ваттметры 8, 9, поворотное vcTp-во., 10, 1 ил. 13

атериала.

Способ определения коэффициента Отражения радиопоглощающего материала реализуется следуюЕ им образом,

По основному авт. св„ СССР ffj 1219984 описан способ определения оэффициента отражения (к,о,) РПМ

К( 20 lg4- 5Vp -iu T-f l)

,„ Ч Prno,/ + 31ПЫ,

аключаюшдйся в облучении. РПМ и приемной антенны электромагнитной волной посредством передающей антенны,

:ремешенин РПМ в направлении нормаjiH к его поверхности и измерении максимального и минимального значе- сигнала на выходе приемной ан.нны„ .

При этом измерения осуществляют при направлении максимума диaгpaм Ы направленности (ДН) приемной антенны Е точку зеркального-отражения на по- Еерхности РПМ и ориентации максимума передающей антенны в направлении гриемной антенны и дополнительно из- еряют углы падения электромагнитной Волны на РПМ, соответствующие макси Мальному и минимальному значениям сигнала на выходе приемной антенны, k модуль- И фазу к.о, определяют по формулам:

- Р mm 1

W 2ft I 2п - -r-- - -4---Т I sinot,sintjL J

1

sinui.,

1)

(2)

де и „;„

Ы„И о.,.

максимальное и минимальное значения сигнала на выходе приемной антенны; соответствующие им углы падения электромагнитной волны на РПМ;,

15 соответственно, составлять F(.

и

0

5

0 д

lii. Для случая, когда (X., -ы. сигнал Рупаи выходе приемной антенны

Fot

будет занижен в (---) раз, а при

Fci,

ci, tx:2 - завышен во столько же раз. Возникает погрешность в определении к.о. по формуле (1). Даже при изменении ДН на 4% погрешность измерения к.о, возрастает до 60%.

Пусть ДН приемной антенны по напряженности поля в направлении на передающую антенну, а передающей антенны в направлении на точку эеркаль- ,кого отражения на поверхности испытуемого РПМ при углах ei, и f(. падения волны на испытуемьй РПМ составляет

F и Fj, а по мощности F и F соот5

ветственно. Пусть также мощность сигнала, наведенного в приемной антенне от прямого сигнала передающей антенны, изменяется и при углах ei, и oig падения волны составляет Р, и Р соответственно. Тогда максимум и мини- -мум мощности сигнала определяется из следующих соотношений:

Ка, F,

F, |К/. sinoi.j (3)

45

-jpT F, -4р7- F,

JKJ-sinisijj (4)

50

где IK/ модуль к,о. испытуемого

РПМ, Поставим условие, что

-Nf57- F,

гг J

(5)

55

тогда,.разделив левые и правые части (21) на (22) получим

(К - 1 iK jJis

1 - /К

(6)

Сделав преобразования, получим формулу (1) для вычисления модуля к.о. испытуемого PI1M.

Таким обр азом, получили, что .фор- мула (1) будет верна только при выполнении условия (5), т.е. лри условии, если мощность сигнала, наведенного в приемной антенне от прямого сигнала передающей антенны, является

постоянной, соотношение:

Р,

т.е. должно

1 П

Известно, что .напряженность электромагнитного поля убывает с увеличением расстояния от передающей антенны

по

1 закону

, где г - расстояние

между антеннами. Изменяя расстояние между антеннами прямо пропорционально изменению ДН приемной антенны по на- прялсенности поля в направлении на пе- редающуш антенну, тем самым получаем изменение мощности сигнала, наведен- ного в приемной, антенне от прямого о сигнала передающей антенны, обратно пропорционально изменению ДН приемной антенны по мощности в направлении на передающую антенну, т.е. таким путем можно поддерживать постоянным мощность сигнала, наведенного в приемной антенне от прямого сигнгша передающей антенны.

Определим соотнощение между изменением расстояния между антеннами AR и перемещением РПМ uh.

Вычислим сначала тангенсы углов

.падения теж) :

d. к по формулам (см.черtgoi

R;

2h

tgci --Г-

R

2h

де R , R расстояния между антенI , нами при углах аС и с

соответственно; h , h - высоты расположения

антенн над РПМ при углах ct и oi соответ- . ственно. По известным значениям F и F

определим отнощение:

R F R F

где F , F - соответствующие углам

а , oi значения ДН приемной антенны в направлении на передающую антенну. Рещив совместно уравнения (8),(9)

и (10), получим

10

(11)

и h

(7)

15

(12)

(13)

0

25 30 35

Из (12) и (13) определим величины изменения расстояния между .антеннами AR и перемещения РПМ uh по формулам:

,я

ЬК R - R

R (-|г - 1) (14)

40

(8)

.

50

45 Устройство, реализующее способ определения коэффициента отражения ра- диопоглощающего материала, содержит (см. чертеж) передающую антенну 1, которую направляют на приемную антенну 2, а приемную антенну 2 - в точку зеркального отражения на поверхности испытуемого РПМ 3 (в состав устройства не входит) с установкой плоскости поляризации в горизонтальной плосg- кости 4, перпендикулярной плоскости 5 падения волны на испытуемый РПМ. На вход передающей антенны 1 через направленный ответвитель 6 подключают генератор 7 соответствующего диаПазона частот, а на выход приемной антенны 2 - ваттметр 8. В боковое плечо направленного ответвителя 6

подключают другой ваттметр 9. Прием- р контролируя ее по ваттметру 9, а по

;ную антенну 2 устанавливают в поворотном устройстве 10, которое позво- |Ляет производить наклон антенны в Iнаправлении на точку зеркального от- |ражения на поверхности испытуемого РПМ 3, а также перемещать ее в горизонтальной плоскости в направлении на передающую антенну 1 например в направляющих пазах в боковых стен10

ваттметру 8 измеряют значениямаксимума - и минимума - Р „сигнала и по формуле (1) вычисляютк.о. испытуемого РПМ,

Формула изобретен ия

Способ определения коэффициента отражения радиопоглощающего материаках бе эховой камеры, если измерения 15 ла по авт. св. № 1219984, отличающийся тем, что, с целью

к.о. РПМ производятся в нейо

Вычисляют углы об и oi падения волны на испытуемый РПМ при заданных

R , R и h ,

I R

ot

arctg

2h

увеличения точности, одновременно с перемещением испытуемого материала в направлении нормали к его поверхнос- 20 ти изменяют расстояние между антен йами по закону, определяемому по формуле

ei arctg ---,r

R 2h

По ДН антенн для логопериодических .| антенн определяют значения ДН при уг- 1лах et и ftt F и F соответствен- |но, определяют uR по формуле (18),

I При включенном генераторе 7 изменяют сигнал на выходе приемной антенны 2 до максимума - Р

wax.

и минимума Р

Win

путем перемещения РПМ 3 вдоль

нормали к, его поверхности с изменени- ем высоты расположения антенн над РПМ с h, до h,2. (- чертеж) и изменение расстояния между антеннами c.R, до R{t. При этом расстояние меж;цу антеннами изменяют по закону (18). При этом мощность на входе передающей антенны,1 поддерживают постоянной,

ваттметру 8 измеряют значениямаксимума - и минимума - Р „сигна ла и по формуле (1) вычисляютк.о. испытуемого РПМ,

Формула изобретен ия

Способ определения коэффициента отражения радиопоглощающего материаувеличения точности, одновременно с перемещением испытуемого материала в направлении нормали к его поверхнос- 20 ти изменяют расстояние между антен йами по закону, определяемому по формуле

25

F - F &R 2uh -p -tgr - F cti;t

где &R - величина изменения расстояния между антеннами; uh - величина перемещения ис- Qпытуемого материала;

ос и об - у глы падения электромагнитной волны на испытуемый материал;

F и F - соответствующие им значе- ния диаграммы направленности приемной антенны по напряженности поля в направлении на передающую антенну.