Многоантенный измеритель коэффициента отражения листовых материалов

 

Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности измерения. Измеритель содержит г-р СВЧ 1, вентиль 2, излучающий элемент 3, зонды 4-1,...,4-N, подсоединенные к измерителям мощности 5-l,...,5-N, листовой материал 6, плоский металлический экран 7. Цель достигается за счет того, что приемные антенны выполнены в виде зондов 4-l,...,4-N, расположенных в плоском металлическом экране 7 так, чтобы расстояния между зондами 4т1,...,4-Н были равны Acp/V2N (Лср средняя длина волны рабочего диапазона, N - кол-во зондов). Металлический экран 7 ориентирован под углом 45 к направлению падающей на него от излучающего элемента 3 электромагнитной волны. Листовой материал 6 ориентируется перпендикулярно направлению распространения падающей на него электромагнитной волны. 1 ил. i (Л

к ь

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИ1ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 27 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITI44

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4138012/24-09 (22) 24.10.86 (46) 30.06.88. Бюл. Р 24 (72) Е,Б.Абкин, В.Н.Скубицкий и А.А.Стенько (53) 621.317,341 ° 3(088.8) (56) Патент ФРГ У 3111204 ° кл. С 01 R 27/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

В 1355943, кл. G 01 R 27/06, 1985. (54) МНОГОАНТЕННЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике СВЧ. Цель изобретения — повьппение точности измерения °

Измеритель содержит r-p СВЧ 1, вентиль 2, излучающий элемент 3, зонды

„.SU, 1406521 А 1

4-1,...,4-N подсоединенные к измерителям мощности 5-1,...,5-N листовой материал 6, плоский металлический экран 7. Цель достигается за счет того, что приемные антенны выполнены в виде зондов 4-1,...,4-N расположенных в плоском металлическом экране 7 так, чтобы расстояния между зондами 4 I s 4-.N были. равны pep/42N (А, — средняя длина волны рабочего диапазона, N - кол-во зондов). Металлический экран 7 ориентирован под углом 45 к направлению падающей на него от излучающего элемента 3 электромагнитной волны. Листовой материал 6 ориентируется перпендикулярно направлению распрострайения падающей на него электромагнитной волны. 1 ил.

1406521

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот и может использоваться для измерения комплексного коэффициента отражения тел, имеющих плоскую поверхность н расположенных в свободном пространстве.

Цель изобретения — повышение точности измерения. 10

Н а ч ер теже предс тавле на с тр ук тур .ная электрическая схема предлагаемо:го многоантенного измерителя коэффи циента отражения листовых материалов.

Измеритель содержит генератор l 15

СВЧ, вентиль 2, излучающий элемент 3, зонды 4-1, 4-2,...,4-N, подсоединен ые к измерителям 5-1, 5-2,...,5-N ощности, листовой материал 6, плосий металлический экран 7. Металли- 2р еский экран 7 ориентирован под угом 45 к направлению падающей на нео а от излучающего элемента 3 электроагнитной волны, Зонды 4-.1,4-2.

-N расположены на металлическом эк- 25 ане 7 так, чтобы расстояния между андами 4-1 4-2,...,4-И были равны

Р /Й 11, листовой материал 6 ориен1 фируется перпендикулярно направлению распространения падающей на него элек»3О ромагнитной волны.

Многоантенный измеритель коэффициента отражения листовых материалов

1 аботает следующим образом.

Электромагнитная волна от генефа° °

35 ора 1 СВЧ через вентиль 2, излучаюй элемент 3 направляется к листово* материалу 6. Плоская поверхность стового материала 6 располагается !

Перпендикулярно направлению распро- 4О с транения электромагнитной волны и находится от излучающего элемента 3 на достаточном удалении, чтобы можно бЫло считать фронт волны, падающей на листовой материал б, плоским. 45

Зонды 4-1, 4-2,...,4-N регистрируют амплитудное распределение СВЧ поля в фиксированных точках прост- . ранства между излучающим элементом 3 и листовым материалом 6. Это поле О янляется суперпозицией падающей на листовой материал б и отраженной ат нЕго электромагнитной волны, измеренные значения мощности являются исход, ными экспериментальными данными для расчета неизвестного коэффициента отражения.

Аппаратурнае напряжение U на вы1 ходе j rî измерителя 5 мощности,пропорцианальное мощности электромагнитной волны в месте расположения j-ro зонда 4, в случае идеального линейного преобразования мощности входит в модельную функцию многозондовой системы ф М

1+a > R,+2À1х+2А у .1 J 2 1 н я

1+Ь R +2В х+2В у где А А -1А" а.е " >

) 1 J Ф

В В В Ье 1 - комплексные, a k --действительный параметр j-ro зонда; i =. l, x+ ly=Re 9 à — комплексный коэффициент отражения исследуемой нагрузки.

При проведении измерений коэффициента отражения Г отсчитываются значения U для каждого j-го зонда 4 и затем решается система уравнений (l) относительно величин х и у, а,следовательно, относительно Г. При этом коэффициенты А1, kl и В должны быть известны. Они определяются до проведения измерений коэффициента отражения с помощью листовых нагрузок с известным коэффициентом отражения Г.

Рассмотрим порядок проведения измерений (получение экспериментальных данных) и обработки выходных аппаратурных данных в наиболее общем случае применения N приемных зондов 4.

Очевидно при калибровке измерителя .коэффициента отражения надлежит установить (3N+2) неизвестных коэффициентов в системе уравнений (1) .

Калибровочная пластина с известным коэффициентам отражения, рассчитанным на основе электрофизнческих параметров материала пластины и ее геометрических размеров, устанавливается на расстоянии 1 от раскрыва антенны.

На выходе каждого измерителя 5 мощности считывается напряжение U, 11 В где j=1, N — номер зонда 4, соответственно измерителя S мощности.

С помощью микрометрического устройства смещения калибровочной пластины относительно плоскости апертуры излучающего элемента 3 задаются и отсчитываются расстояния 1, 1

1Р от раскрыва излучающего элемента 3.

Для каждого i-ro расстояния отсчитываются напряжения на выходах измерителей S мощности.

Полученные экспериментальные значения напряжений U вводятся в систему уравнений на основе модельной функции (1) 1406521

2 А

Ъ °

1+beR1

2 А .Л

1+Ь R

2В х 1с. х 1с х

1+Ь Rt

2В х

А

1+Ъ R преобразуется к виду

1Кх +х

А

1+Ь К

В=- — — — — х

4 (5) 50 и 1+Ь R

В х

2 . Ь

k =-1у. +

Гг(13

1+а .К.1+2А х+2А1 р

I+b R.+2Â х.+2В х. где i: 1, Р;

R1Ах 11 у; — модуль, действительная и минимая части коэффициента отражения калибровочной пластины, отсчитываемые относительно значений этих параметров при расстоянии 1;, Uo 1, т.е. все уровни мощности в дальнейшем будут иметь смысл приведенных к уровню мощности генератора 1 СВЧ при калибровке.

Производится расчет коэффициентов

А., ki и В.

Предварительно система уравнений (2) после введения обозначений

1+а1К

1+Ь К

)3 ij i Ф

e U. (4) для каждого j-го зонда со своим j-u измерителем мощности.

Если р ) 5 N систем уравнений (4) (N — число зондов) решается независимо друг от друга с использованием метода наименьших квадратов, т.е. путем перехода к нормальной системе уравнений. Решение системы уравнений дает значения х)12 xi % х332 х4 XSl кото рые позволяют из (3) рассчитать А ., k и В:

3

А = - А (8}

1 2k ° 3 2k °

i 3 где у, х1, (1+Ъ R );

В формуле (7) знак "+" берется, если а К (1 и "-" если а К 1.

1 i

10 Измерение коэффициента отражения листового материала. Пластина листового материала устанавливается на расстоянии 1, от раскрыва излучающей антенны. Отсчитываются значения Uj ea выходах измерительной мощности, j

1,2,...,N;.1(1 — число зондов.

Полученные значения U подставля3 ются в формулу (1). Получается система из Я уравнений. Неизвестными в ней

20 являются величины U и Г(R,Î) . Комбинируя попарно уравнения, исключается величина U . После этой операции получается система уравнения вида: (U a +2 -0j+2 ai) R +2(UjAj i

1+2 1 1 л A ((n

-Ujr ) А! ) х+г (У А „-У „А. ) У л

63+1 ц) (9) где j=l N-l; 0> Uj/kj

Обозначив

1 ° ; = ;а .„-П;„а11

А(2((((А, -О *, АА и Л ((л ц в

35 $j 2(ujAj+, -Uj«A!) 1 л j jr(П ° представим систему (9) в виде

40 j dl дj 1

R21 + х + у (il; j l, N-1 (10)

При количестве зондов, большем четырех система уравнений (10) решается методом наименьших квадратов.

Результатом решения системы (10) яв45 ляются измеренные величины: модуль коэффициента отражения R н его фаза

B=arctg (у/х) .

Формула изобретения

Многоантенный измеритель коэффициента отражения листовых материалов, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, вентиль и излуча55 ющий элемент, в дальней зоне которого располагается листовой материал, приемные антенны, соединенные с измерителями мощности, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с. целью повышеI40652I

Составитель А.Лысов

Техред Корректор Г,Решетник

Редактор Ю.Середа

Заказ 3188/41

Тираж -772

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния точности измерения, приемные антенны выполнены в виде зондов, расположенных в плоском металлическом экране между излучающим элементом и листовым материалом, причем нормаль к поверхности листового материала перпендикулярна к оси симметрии излучающего элемента, а поверхность плос/ кого металлического экрана составляет с ней угол 45, при этом каждый зонд расположен от другого на расстоянии л

5 -.- —, где Я - средняя длина волны

1(2ï рабочего диапазона, а n ..- -количество зондов.