Способ определения коэффициента отражения материала и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01R27/06 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для измерения коэффициентов отражения материалов, в том числе ра- диопоглощающих материалов (РЦМ), на образцах материалов в виде отдельных блоков.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства для реализации способа определения коэффициента отражения материала.

Устройство содержит генератор 1, вентиль 2, направленный ответвителъ 3 отраженной волны, антенну 4, калибратор 5, измеряемый образец 6, первый 7 и второй 8 направленные ответвители падающей волны, аттенюатор 9, фазо- вращатель JO, сумматор JJ, измерительный блок J2, систему J3 перемещения калибратора 5 и измеряемого рбраз ца 6, безэховую камеру 14.

Способ осуществляют следующим об- разом.

На расстоянии от антенны 4, удовлетворяющем условию дальней зоны, устанавливают измеряемый образец 6, например радиопоглощающий материал. Сигнал, отраженный от измеряемого образца 6, поступает на вход антенны 4, его выделяют с помощью направленного ответвителя 3. Сигнал на выходе ответ вителя 3 U-j является результатом ело- жения ряда составляющих и имеет вид

и ксл Со

с а

П« А К „ + ипад Гft +

(О

40

+ iWf,+ йПо,А-гх-кЗ,

де UnaA - падающая волна;

Ксц - переходное ослабление ответвителя 3;

Гд - коэффициент отражения антенны 4 J45 Г - эффективный коэффициент

отражения окружающих предметов;

Гх - искомый коэффициент отражения измеряемого образца 6j rg kj - коэффициент направленно- сти ответвителя 3;

- коэффициент, зависящий от свойств антенны 4, расстояния между антенной 4 и измеряемым образцом 6,размеров измеряемого образца 6 .

Сигналы ипад, Ксв, 1Ц , Ксв ,- U ,,„, гд кс urt«ft г ч образуют фон постоянной амплитуды и фазы, который при определении коэффициентов отражения материалов с коэффициентами отражения 0,01 на один-два порядка превышает полезный сигнал KCR-K r -VtltiA. При возвратно-поступательном перемещении измеряемого образца 6 вдоль направления распространения радиоволны на расстояние ±А/4 фаза коэффициент отражения изменяется от 0 до 360°. Суммарный сигнал

U2 Кев и„вд-Г/+ Ксв.йпс(Л

хК-Гя-е Л(2)

где Гэ К н+ Гч + Г15 фаза Гх , а фаза

|ГЭ1 51пЧ э+ UV Risi arct8 |f |. cos lfyK|co

--.(

где ПЫА- Фаза U Пй|Д j цэ- фаза Гд.

При изменении фазы сигнала, отраженного от измеряемого образца 6, от О до 360° фаза сигнала Ъ изменяется. Максимальное изменение фазы сигнала M:- мин 2arcsin -,(4)

Устанавливая вместо измеряемого образца 6 калибратор 5, в качестве которого может быть использован ра- диопоглощающий материал с известным коэффициентом отражения Гк или металлический лист с коэффициентом отражения, равным 1, при его возвратно-поступательном движении измеряют максимальное изменение фазы сигнала Uvr. Из соотношений (2) и (4)

Щ 2arcsin

1

(5)

Для сохранения постоянства коэффициента К размеры калибратора 5 выбирают равными размерам измеряемого образца 6 и помещают его на том же расстоянии от антенны 4, что и измеряемый образец 6. Искомый коэффициент отражения

ДЧЧ

sinlrxl

(6)

sin

UV-I

Устройство, реализующее способ определения коэффициента отражения материала, работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с заданной частотой f поступает с выхода генератора 1 на вход ответвителя 7, ориентированного на отбор падающей мощности. Вентиль 2, включенный на выходе ответвителя 7, обеспечивает не- зависимость фазы сигнала на выходе этветвителя 7 от коэффициента отражения на входе антенны 4. Сигнал с выхода ответвителя 7 является опорным для измерительного блока 12, От- ветвитель 8 ориентирован на отбор падающей мощности, а ответвитель 3 - на отбор отраженной мощности. Сумматор 13, аттенюатор 9 и фазовращатель 10 предназначены для компенсации по- мехового сигнала. Геометрический центр измеряемого образца 6 или калиратора 5 находится на оси антенны 4.

Система J3 обеспечивает возвратно-поступательное движение йзмеряе- мого образца 6 или калибратора 5 вдо направления распространения радиоволны .

При определении коэффициентов отражения материалов,больших 0,01, искомый коэффициент отражения вычисляют по формуле (6), з при определении коэффициентов отражения высококачественных радиопог- лощающих материалов, меньших 0,01, вначале измеряют мощность сигнала на выходе вторичного тракта ответ-

вителя 3 Р, в отсутствие измеряемого образца. Затем увеличивают с помощью аттенюатора 5 и фазовращателя 10 на 30-40 дБ мощность помехового сигнала измеряют мощность Р % сигнала на выходе вторичного тракта ответвителя 3 измерительным блоком 12. Затем при перемещении калибратора 5 определяют максимальное изменение фазы суммарного сигнала измерительным блоком 12. Искомый коэффициент отражения определяют по соотношению sin

ачч

2

гх(

Afi

Р2 Р.

(7)

sin

Для уменьшения уровня помехового сигнала антенну 4, измеряемый образец 6 и калибратор 5 помещают в безэховую камеру 14.

Формула изобретения

1 . Способ определения коэффициента отражения материала, заключающийся в сравнении сигналов, отраженных от измеряемого образца и калибратора при их возвратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, измеряют максимальное изменение фазы сигнала, отраженного от калибратора при его возвратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны 4tf , устанавливают вместо калибратора измеряемый образец, измеряют максимальное изменение фазы сигнала, отраженного от измеряемого образца при его воз- зратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны defy а коэффициент отражения материала вычисляют по формуле

|Г| |rk| sin

ДЧг , ДЧ,

-7Г /Sin -T15ь

зо35

40

45

50

о

55

где I Г | - модуль коэффициента отражения калибратора.

2. Устройство для определения коэффициента отражения материала, содержащее генератор, вентиль, последовательно соединенные направленный ответвитель отраженной волны и антенну, измерительный блок, калибратор и измеряемый образец, установленные пер- пендикулярно оптической оси антенны с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оптиче- Слой оси антенны, проходящей через центр калибратора или измеряемого образца, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены первый направленный ответви- тель падающей волны, вход основного тракта которого соединен с выходом генератора, выход - с входом вентиля а выход падающей волны вторичного тракта - с первым входом измерительного блока, второй направленный ответвитель падающей волны, вход основного тракта которого соединен с выходом вентиля, а выход - с входом направленного ответвителя отраженном волны, последовательно соединенные фазовращатель, вход которого соединен с выходом падающей волны вторим715381478

ного тракта второго направленногота направленного ответвителя отраответвителя падающей волны, атте-женной волны.

нюатор И сумматор, выход которого 3. Устройство по п. 2, о т л и соединен с вторым входом измеритель-чающееся тем, что антенна, каного блока, а второй вход - с выхо-либратор и измеряемый образец раэмедом отраженной волны вторичного трак-щены в безэховои камере.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Устройство, реализующее способ определения коэффициента отражения (КО) материала, содержит г-р 1, вентиль 2, направленный ответвитель 3 отраженной волны, антенну 4, калибратор 5, измеряемый образец 6, направляемые ответвители 7 и 8 падающей волны, аттенюатор 9, фазовращатель 10, сумматор 11, измерительный блок 12, систему 13 перемещения калибратора 5 и измеряемого образца 6, а также безэховую камеру 14. При определении КО материалов, больших 0,01, искомый КО вычисляют по заданной ф-ле, используя при этом равные размеры калибратора 5 и образца 6 и помещая их на равные расстояния от антенны 4. При определении КО высококачественных радиопоглощающих материалов, меньших 0,01, вначале измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя 3 при отсутствии образца 6. Затем увеличивают с помощью аттенюатора 9 и фазовращателя 10 мощность помехового сигнала и измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя 3. Затем при перемещении калибратора 5 определяют максимальное изменение фазы суммарного сигнала и по заданному соотношению определяют искомый КО. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.