Устройство для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля Советский патент 1991 года по МПК G01R33/02 

Изобретение касается метрологического обеспечения измерителей напряженности поля и может быть использовано при калибровке электрически малых дипольных и рамочных антенн.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля; на фиг.2 изображено поперечное сечение асимметричной экранированной полосковой линии, поясняющей расположение в ней поглотителя, диэлектрического слоя и измерительной антенны калибруемого измерителя; на фиг.З для асимметричной экранированной линии квадратного сечения приведены результаты расчета структуры электрического поля основной (Т-волны) и Н-волн высших типов, а также их критические частоты, изображенные стрелками. На

нижней шкале для сравнения изображены критические частоты в полом волноводе с размерами, соответствующими размерам экранирующей оболочки; на фиг.4 представлены структуры электрического поля волны Н ю без диэлектрического слоя (а) и с диэлектрическим слоем (б); на фиг.5 приведен график сравнения показаний измерительной антенны, помещенной в источник однородного электромагнитного поля без поглотителя (кривая I) и с поглотителем - предлагаемое изобретение (кривая II).

Устройство для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля содержит генератор сигналов 1, экранированную полосковую линию 2, которая через полосовый фильтр 3 подключена к генератору сигналов 1 и нагружена на поглощающую нагрузку 4 и измеритель мощности 5 Экранированная полосковая линия 2 выполнена в виде асимметричной экраниON О 00 СЛ 00

о

рованнсй полосковой линии, в которой внутренний проводник 6 разделяет линию на две различные полости. Измерительная антенна 7 калибруемого измерителя 8 размещена в полости большего объема. В углах, образованных внешними проводниками и боковыми стенками линии, размещен поглотитель электромагнитных волн квадратного сечения 9, В полости линии 2 меньшего объема введен диэлектрический слой 10.

Устройство работает следующим образом,

ВЧ-сигнал от генератора сигналов 1 проходит через полосовой фильтр 3, экранированную полосковую линию 2 и поглощается нагрузкой 4. Величина мощности Ро , п роходящая через линию 2, контролируется измерителем мощности 5. В диапазоне частот от постоянного тока до первой критической частоты волноводной волны при прохождении ВЧ-сигнала в линии 2 возбуждается электромагнитное поле только основной Т-волны. В диапазоне частот выше первой критической частоты волноводной волны в экранированной полосковой линии кроме основной Т-волны возбуждаются вол- новодные типы волн. При этом основная Т-волна проходит через линию 2 практически без ослабления и ее энергия рассеивается поглощающей нагрузкой 4. Напряженность электрического Ес и магнитного Н0 полей Т-волны в зоне расположения измерительной антенны 7 определяются но формулам

,. 4w

8/м

u

Но Zj;

CAfw

где Ро - мощность ВЧ-сигнала, проходящего через экранированную полосковую линию, RH - сопротивление поглощающей нагрузки, Ј - относительная диэлектрическая проницаемость в зоне расположения измерительной антенны, di - расстояние между плоскостью внутреннего проводника и экранирующей оболочкой полосковой линии в полости, где размещена измерительная антенна, i -1,2 - индекс определяющий соответствующую полость, в которой размещена измерительная антенна,ZD 120 лг-волновой импеданс свободного пространства.

Волноводные типы волн, в отличие от Т-аолны не проходят на нагрузку 4, а многократно отражаясь от конусообразных переходов линии 2, активно взаимодействуют с поглотителями электромагнитных волн 9 и поглощаются ими.

Анализ структуры электрического поля (напряду с анализом распределения напряженности электрического поля и распределения передаваемой мощности по

поперечному сечению) основной Т-волны и волн высших типов, представленной на фиг.З, показывает, что в углах экранированной полосковой линии практически отсутствует электрическое поле (передаваемая

0 мощность) основной Т-волны. В то же время для Н-волны высших типов имеется достаточная его концентрация для эффективного взаимодействия с поглощающим материалом, помещенным в эти углы.

5 Введение диэлектрического слоя 10(см. фиг, 46) в полость меньшего объема искажает структуру поля ряда Н-волн высших типов, способствуя увеличению концентрации электрического поля в углах экранирующей

0 оболочки, что иллюстрирует фиг.4, где приведено сравнение структуры поля волны Ню и показано образование в углах линии характерных петель электрического поля. Основная Т-волна при этом практически не

5 меняет своей структуры. Сравнение распределения критических частот Н-волн высших типов в экранированной полосковой линии и полом волноводе с соответствующими размерами иллюстрирует влияние внутрен0 него проводника на критическую частоту

волны Hoi (критическая частота волны Ню

понижается при введении центрального

проводника в полый волновод, см. фиг.З).

На основе анализа распределения на5 пряженности электрического поля по поперечному сечению линии и экспериментального исследования влияния поглотителя на основную волну и волны высших типов определены поперечные разме0 ры поглотителя, имеющего квадратичное сечение. Оптимальный размер стороны

1 1 квадрата составляет di и у d2 где di и d2

соответствующее расстояние от централь- 5 нога провода до внешнего провода в первой и второй полостях линии, Экспериментально определено, что при поглотителе с указанными размерами затухание основной Т-волны увеличивается всего лишь на (5- 0 7)% в то же время затухание Н-волн высших типов увеличивается в 10-20 раз; обеспечивая практически их полное подавление. Этот эффект иллюстрируется на фиг.5, где показаны зависимости выходного напряже- 5 ния калибруемой антенны 7 измерителя напряженности поля от частоты.

Форм-ула изобретения 1. Устройство для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля, содержащее последовательно

соединенные генератор сигналов, экранированную полосковую линию, внутри которойразмещеныпоглотителиэлектромагнитных волн, измеритель мощности, размещенный в одной из полостей полосковой линии и поглощающую нагрузку, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, поглотители электромагнитных волн квадратного сечения размещены по всей длине во внутренних углах экранированной полосковой линии.

2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что одна из полостей экранированной полосковой линии заполнена диэлектрическим материалом.

Изобретение касается метрологического обеспечения измерителей напряженности поля и может быть использовано при калибровке электрически малых дипольных и рамочных антенн. Цель изобретения - расширение частотного диапазона - достигается введением в известное устройство поглотителей 9 электромагнитных волн по всей длине во внутренних углах экранированной полосковой линии 2, полость меньшего объема которой заполнена диэлектрическим материалом. Устройство также содержит генератор 1 сигналов, полосовой фильтр 3, нагрузку 4, измеритель 5 мощности, внутренний проводник 6, измерительную антенну 7 калибруемого измерителя 8, поглотитель 9 электромагнитных волн и диэлектрический материал. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

(Риг. 2

фиг.1

чгго/

На Ho2S

0.6

0,5

0.6

фиеЛ

0.9 1.0j(rnft

I U |

ЙУ ЭДЯ

0,7 0,8 Ф.иг.Ъ

0,9 1,01(ГГц)

V

мВ

0,1

0,6

vSb

Фи&5

1,6

/(ГГц)