Устройство для измерения параметров листовых диэлектриков Советский патент 1992 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров листовых диэлектриков,

Известна установка для измерения вариации фазы коэффициента прохождения плоской электромагнитной волны через лист диэлектрика, содержащая СВЧ-генератор гармонического сигнала, устройства разветвления и сложения сигналов опорного и измерительного трактов, детектор, усилитель, индикатор разности фаз опорного и измерительного сигналов, В тракт опорного сигнала входит фазовращатель. В измерительном тракте последовательно включены модулятор, передающая и приемная антенны. Между антеннами размещается исследуемый диэлектрик.

Недостатком установки является существенное влияние на точность измерений нестабильности частоты СВЧ-генератора и переотраженных сигналов между антенн,эми и диэлектриком. Кроме того, наличие волноводного опорного тракта, огибающего диэлектрик, не всегда бывает приемле мым.

Известно устройство, содержащее СВЧ-генератор гармонического сигнала, со единенный с первым плечом четырехплечего 3-х дБ разветвителя. Второе плечо разветвителя соединено с индикатором, К третьему плечу, образующему измерительный тракт, последовательно присоединены первая антенна, вторая антенна, модулятор, первый короткозамыкатель. При этом исследуемый диэлектрик размещается между антеннами. К четвертому плечу, образующему тракт опорного сигнала, последовательно подключены -фазовращатель и второй короткозамыкатель. Применение антенн с круговой) поляризацией поля позволяет уменьшить влияние переотражений и обойтись без огибающего диэлектрик волнового тракта.

Однако и в этом устройстве существует негативное влияние нестабильности частоты СВЧ-генератора и переотраженных сигналов между антеннами и диэлектриком на точность измерений.

Цель изобретения - повышение точноCTi-i-измерений,

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров диэлектриков, содержащем СВЧ-генератор, 3-х дБ разветвитель, фазовращатель, короткозамыкатели, первую и вторую антенну, модулятор, измеритель сдвига фаз, генератор НЧ, вместо СВЧ-генератора гармонических колебаний применяется СВЧ-генератор шума, а вместо измерителя сдвига фаз - измеритель корреляционной функции. При этом длина опорного и измерительного трактов устанавливается такой, чтобы длина пути прохождения сигналов по этим тракта была

одинаковой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию новизны.

На чертеже приведена структурная схе0 ма предлагаемого устройства.

Устройство состоит из СВЧ-генератора 1 шума, четырехплечего 3-х дБ разветвителя 2, измерителя 3 корреляционной функц - и 3, первой и второй антенн 4 и 5, моду-;ятора 6.

5 первого короткозамыкателя 7, фа, овращателя 8, второго короткозамыкатс 1Я Q. генератора НЧ 10, исследуемого диэлектрика 11.

Устройство для измерения параметров

0 листовых диэлектриков работает следую щим оиразом.

Излучаемый СВЧ-генератором шума i немодулированный сигнал поступает в плечо 1 разветвителя.2, в котором ITCK между плечами ill и IV, и из плеча IV nociynai;v в трак опорного сигнала, а из nnefa ill в тракт измерительного сигнала на первую антенну 4, гфих;оди-|- черет исследуег..ый диэлектрик 11, принимзетсй 8-горой анте; ном

0 5 и поступает через модулятор.6 из первый короткозамыкатель 7. Отраженный от короткозамыкателя 7 шумовой СВЧ-сигнал. промодулированный по низкой частоте, переизлучателя второй антенной 5. вновь про5 ходит через диэлектрик 11, принимается первой антенной 4 vi поступает в плечоiii разветвителя 2, в ;с10ром де/1ится плечами и П. В плечо ii поступает и немоду лированный -опорный шумовой сигнал из

0 плеча IV. Результирующий сигнал из плеча ii поступает на измеритель корреляционной функции 3. Выход генератора НЧ 10 присоединен к модулятору 6 и измерителю корреляционной функции 3. Соотношение длин

5 трактов опорного и измерительного сигналов подбираются по максимальному амплитуды показаний индикатора, получаемым при одинаковой длине пути прохождения сигналов по этим трактам. Фазовращателем

0 8 рабочий участок характеристики измерителя 3 перемещается к близким к нулю показаниям индикатора.

Измеритель корреляционной функции cocTot T из широкополосного модуляционного радио.«1етрического приемника и индикатора амплитуды низкой частоты. Показания индикатора определяются следующим выражением:

r((5) A-R(d)-cos f-rI AC Г

где r(5) - показания индикатора;

А - масштабный коэффициент;

R( б ) - автокорреляционная функция огибающей шумового сигнала;

б - разница длины пути опорного и измерительного сигналов;

Дер - среднее значение длины волны шумового сигнала.

Эти показания отличаются от показаний индикаторов рассмотренных известных устройств множителем R(5), у которых R((J)1. В предлагаемом устройстве происходит усреднение результатов измерений в диапазоне частот радиоприемного устройства. В то же время переотраженные сигналы имеют большую длину пути по сравнению с длиной пути опорного сигнала и их влияние ослабляется множителем К((5) t. В результате при использовании широкополосного корреляционного приема, влияние на точность измерений нестабильности частоты и переотраженного сигнала существенно уменьшается.

Формула изобретения Устройство для измерения параметров листовых диэлектриков, содержащее СВЧгенератор, выход которого соединен последовательно с первым входом трехдецибельного разветвителя, второй вход которого соединен с первым входом индикатора, первой и второй антеннами, между раскрывами которых располагают исследуемый листовой диэлектрик, модулятор, модулирующий вход которого соединен с первым выходом источника модулирующего сигнала, и первый короткозамыкатель, причем второй выход трехдецибельного разветвителя соединен через фазовращатель с вторым короткозамыкателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

точности. СВЧ-генератор выполнен в виде СВЧ-генератора шума, индикатор выполнен в виде измерителя корреляционной функции двух сигналов, второй вход которого соединен с вторым выходом источника модулирующего сигнала модулятора, причем электрическая длина тракта первого сигнала, который включает первую и вторую антенны, модулятор и первый короткозамыкатель, и электрическая длина второго тракта, который включает фазовращатель и второй короткозамыкатель, выполнена одинаковой.

Использование: для измерения электрических параметров листовых диэлектриков. Сущность изобретения: включает СВЧ-гене- ратор 1 шума разветвитель 2, измеритель 3, антенны 4 и 5, модулятор 6, короткозамыка- тели 7 и 9, фазовращатель 8, интегратор НЧ. диэлектрик 11. Особенностью изобретения является то, что в качестве источника сигнала используется СВЧ-генератор шума, в опорном и измерительном трактах длина пути сигнала устанавливается одинаковой и в качестве индикатора используется широкополосный модуляционный радиометр, что позволяет повысить точность измерения. 1 ил.XI ОО ОоJi^СП