Устройство для измерения распределения напряженности электромагнитного поля резонатора Советский патент 1982 года по МПК G01R29/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

I .

Изобретение относится к раде отехнике сверхвысоких частот (СВЧ) и может использоваться для измерения распределения электромагнитного Поля в резонаторах.;

Известно устройство для измерения распределения напряженности эпёйтромагнитного поля резонатора, содержа щее возмущающее тело сферической формы, установленное внутри исследуемого резонатора, и индикатор, вход которого является входом сигнала с исследуемого резонатора 1П

Однако известное устройство имеет недостаточную чувствительность и точность измерения из-за того, что металлические возмущающие тела искажают картину силовых линий и, как следствие этого, вносят погрешность в измерение его распределения,

Цель изобретения - повышение точности при одновременном повышении чувствительности. РЕЗОНАТОРА

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения распределения напряженности электромагнитного поля резонатора содержит возмущающее тело сферической формы, выполняемое из высокоомного фотополупроводникового материала и устанав ливаемое внутри исследуемого резонатора, индикатор, вход которого является входом сигнала с исследуемого

10 резонатора, и устанавливаемый вне исследуемого резонатора источник амплитудно-модулированного оптического излучения для облучения возмущающего тела.

15

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит возмущающее тело 1 сферической формы, исследуе20мый резонатор 2, индикатор 3, источник Ц амплитудно-модулированного оптического излучения, генератор 5 сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний развязывающий вентиль , систему линз 7 детектор 8 СВЧ. Устройство работает следующим образом. Вводимое в поле исследуемого резонатора 2 возмущающее тело 1, в качестве которого используют фотополупроводниковый мэтериал, освещают амплитудио-модулированным оптическим излучением, и в качестве параметра иссле-дуемого резонатора 2 с возмущающим телом 1 измеряют амплитуду из менения его коэффициента передачи. Возмущающее тело 1 радиуса ,5 м изготавливается из .высокоомного фбтополупроводникойого материала, для .которого выполняется условие 1 f - удельное сопротивление фото полупроводникового материала;6f его диэлектрическая проницаемость;UJ - частота исследуемого поля. .Неравенство (1) отражает тот факт что в фотополупроводниковом материале на частоте ш отсутствует экранировка электрического поля свободными носителями тока и, следовательно, картина поля в нем аналогична распре делению поля в диэлектрике, т.е. структура силовых линий поля в иссле дуемом резонаторе 2 не претерпевает искажений. BbicoKOOMHoe возмущающее тело 1, вы зывающее малое изменение резонансной частоты исследуемого резонатора 2 (ввиду указанных выше причин) освещают модулированным оптическим излучением с длиной волны

я. ХГР Д граничная длина волны, со ответствующая собственному поглощению. Условие (2) отражает тот факт, что в фотополупроводниковом возмущающем теле 1 происходит собственное поглощение оптического излучения и, следовательно, создается неравновесная проводимость, изменяющаяся с частотой /модуляции оптического излучения. За счет этого удается осуществить моду ляцию коэффициента передачи исследуемо го резонатора,причем амплитуда огибающей может служить мерой величины напря.9 64 женности электромагнитного поля в точке, где находится возмущающее тело 1 . СВЧ-мощность от генератора 5 eрез развязыващий вентиль 6 поступает на исследуемый резонатор 2. Коэффициент передачи исследуемого резонатора 2 модулируется с помощью освещения фотополупроводникового возмущающего тела 1, помещенного в полость исследуемого резонатора 2. Освещение возмущающего тела 1 осуществляется источником 4 амплитудно-модулированного оптического излучения, которое фокусируется в точку расположения возмущающего объекта с помощью системы линз 7- Прошедшая через ис следуемый резонатор 2 мощность детектируется детектором 8, амплитудномодулированный сигнал регистрируется. осциллографом 9 а глубина модуляции сигнала измеряется селективным вольтметром 10. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства для измерения распределения поля в исследуемом резонаторе заключаются в увеличении диапазона измеряемых напряженностей и повышении точности измерения распределения поля. Если в качестве возмущающего тела в известном и в предлагаемом устро.йствах будут выбраны сферы одинаковых размеров, то минимальная напряженность поля, измеренная с помощью возмущающего тела из фотополупроводникового материала, на три порядка меньше, чем измеренная с помощью возмущающего тела из металла. Причем точность измерения, несмотря на одинаковые размеры возмущающих тел, выше, так как металлическая сфера сильнее искажает картину поля. Формула изобретения Устройство для измерения распределения напряженности электромагнитного поля резонатора, содержащее возмущающее тело сферической формы, устанавливаемое внутри исследуемого резонатора, и индикатор, вход которого является входом сигнала с исследуемого резонатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при одновременном повышении чувствительности, воз-мущающее тело сферической формы выполнено из высокоомного фотополупроводникового материала, и введен источник амплитудно-модулированного оптического излучения для облучения возмущающего тела сферической формы, установленный вне исследуемого резонатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах. М., Физматгиэ, 1963, с. (прототип).