Устройство для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4635243/21 (22) 09;01,89 (46) 15,07.91, Бюл. N. 26 (72).А.И.Ермолаев, В.А.Пронин и Е.П.Тимофеев (53) 621.317.44(088.8) (56) МЛ . Grawford. "Generation susceptibility

test fielots using à large absorber — loaded

ТЕМ Gell".! ЕЕЕ Trans. Instrum. Measur, vol, IM-26, 1977,Sep„pp. 225 — 230. — прототип. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение касается метрологического обеспечения измерителей напряженности поля и может быть использовано при

° 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.3 для асимметричной экранированной линии квадратного сечения приведены результаты расчета структуры электрического поля основной (Т-волны) и

Н-волн высших типов, а также их критиче.скиечастоты, изображенные стрелками. На. Ж 1663586 А1 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 обьема 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. флы, 5 ил. нижней шкале для сравнения изображены критические частоты в полом волноводе с размерами, соответствующими размерам экранирующей оболочки: на фиг.4 представлены структуры электрического поля волны

Н1о 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 !) и с поглотителем предлагаемое изобретение (кривая П).

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 аиде асимметричной экрани1663586

10

50 рованной полосковой линил, 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

Рр, проходящая через линию 2, контролируется измерителем мощности 5. В диапазоне частот oi 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 T-волны возбуждаются волноводные типы волн. При этом основная

Т-волна и роходит через линию 2 п рактически без ослабления и ее энергия рассеивается поглощающей нагрузкой 4.

Напряженность электрического Ео и магнитного Нц полей 1-волны в зоне расположения измерительной антенны 7 определяются по формулам

-Ро 4 о о 1 я Е<

Н, =. 1АК в 1 где Po — мощность БЧ-сигнала, проходящего через экранированную полосковую линию, Вн — сопротивление поглошающей нагрузки,,-относительная диэлектрическая проницаемость в зоне расположения измерительной антенн ы, di — расстояние между rlnoскостью 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,Z< = 120л-волновой импеданс свободного пространства.

Волноводные типы волн, в отличие от

Т-волны не проходят на нагрузку 4, а многократно отражаясь от конусообразных переходов линии 2, активно взаимодействуют с паглотителями электромагнитных волн 9 и поглогцаются 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.3, показывает, что в углах экранированной полосковой линии практически отсутствует электрическое поле (передаваемая 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.

Введение диэлектрического слоя 10 (см. фиг. 4б) в полость меньшего объема искажает структуру поля ряда Н-волн высших типов, способствуя увеличению концентрации электрического поля в углах экранирующей оболочки, что иллюстрирует фиг.4, где приведено сравнение структуры поля волны Н>о и показано образование в углах линии характерных петель электрического поля. Основная Т-волна при этом практически не меняет своей структуры. Сравнение распределения критических частот Н-волн высших типов в экранированной полосковой линии и полом волноводе с соответствующими размерами иллюстрирует влияние внутреннего проводника на критическую частоту волны Нр< (критическая частота волны Н1о понижается при введении центрального проводника в полый волновод, см. фиг.3).

На основе анализа распределения напряженности электрического поля по поперечному сечению линии и экспериментального исследования влияния поглотителя на основную волну и волны высших типов определены поперечные размеры поглотителя, имеющего квадратичное сечение. О пти мал ьн ый размер стороны квадрата составляет — d1 и — d2 где d1 и d2—

1 1

7 7 соответствующее расстояние от центрального 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—

7)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 напряжения калибруемой антенны 7 измерителя напряженности поля от частоты

Формула изобретения

1. Устройство для калибровки измерителей напряженности электромагнитного поля, содержащее последовательно

1663586

10 соединенные генератор сигналов, экранированную полосковую линию, внутри которой размещены поглотители электромагнитных волн, измеритель мощности, размещенный в одной из полостей 5 полосковой линии и поглощающую нагрузку, о т л и ч а ю щ е е с я 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 ес я тем, что одна из полостей экранированной полосковой линии заполнена диэлектрическим материалом.

1663586

1663586

Об

У(%) 11

ФИГ. 9

Составитель Ж, Полякова

Редактор В, Фельдман Техред М.Моргентал . Корректор О. Кундрик

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2265 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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