Устройство для измерения больших значений комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на свч

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров поглощающих низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, в частности к измерению комплексной относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов, характеризующиеся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости и проводимости. Технический результат - возможность более точно производить измерения значения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, имеющих большие значения комплексной диэлектрической проницаемости . Сущность: предлагается устройство для измерения электрических параметров низкоимпедансных материалов на СВЧ. Измерения производятся с помощью волноводного резонатора стоячей волны, по измеренным значениям резонансной частоты, затуханию и добротности определяется значение комплексной диэлектрической проницаемости. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров поглощающих низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, в частности к измерению комплексной относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов, характеризующиеся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости и проводимости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом, включающее: СВЧ-генератор, измерительное устройство для измерения комплексного коэффициента отражения, прямоугольный волновод, короткозамкнутый на конце, с продольной щелью на боковой стороне, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом [см. Патент РФ №2199760, БИ №6, 2003 г.]. Измерение осуществляется в два этапа: сначала производится измерение комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя, затем от измеряемого образца, по результатам измерений комплексных коэффициентов отражения производится вычисление комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве недостаточно точно определяется значение комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов. Эти ограничения по точности дает волноводный метод измерения.

Сущность изобретения заключается в повышении точности измерения диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных материалов. Для этого в волноводном тракте создается волноводный резонатор стоячей волны, образованный из короткозамкнутого волновода с продольной щелью, отделенной от волноводного тракта диафрагмой, работающий на отражение электромагнитной волны. Измеряемыми параметрами которого являются резонансная частота и добротность резонатора.

Технический результат - возможность более точно производить измерения значения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, имеющих большие значения комплексной диэлектрической проницаемости , что необходимо в процессе производства таких материалов при контроле за ходом технологии изготовления и при проектировании СВЧ изделий из таких материалов, например защитных укрытий.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на СВЧ, содержащем СВЧ-генератор, который подключен к измерительному устройству, к которому подключен короткозамкнутый прямоугольный волновод с продольной щелью на боковой стенке, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом.

Особенность заключается в том, что используется резонатор стоячей волны, выполненный из короткозамкнутого волновода с продольной щелью на боковой стенке, отделяемый диафрагмой от волноводного тракта.

Кроме того, особенность заключается в том, что в качестве измерительного устройства комплексного коэффициента отражения используется устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие требования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между другими.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем.

Устройство содержит СВЧ-генератор, резонатор стоячей волны, выполненный из волновода с продольной щелью на боковой стенке и диафрагмы в волноводном тракте, устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора, эталонным короткозамыкателем и измеряемым образцом [см. Дж.Альтман устройства СВЧ. - М.: Изд-во “Мир”, 1968. - 231 с.].

Работа устройства осуществляется следующим образом. Резонатор стоячей волны, состоящий из диафрагмы и короткозамкнутого волновода, на боковой стенке которого выполнена продольная щель большой длины, параллельно оси волновода, снабженная согласующими скосами, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом, подключается к измерительной схеме и СВЧ-генератору, измеряется резонансная частота и добротность резонатора. От СВЧ-генератора по волноводу подается зондирующая электромагнитная волна, которая через отверстие связи диафрагмы ответвляется в резонатор. Сначала производятся измерения резонансной частоты и добротности резонатора стоячей волны с эталонным короткозамыкателем, затем производятся измерения резонансной частоты и добротности резонатора бегущей волны с измеряемым образцом, который устанавливается на место эталонного короткозамыкателя. Из полученных результатов резонансной частоты и добротности резонатора с измеряемым материалом и с эталонным короткозамыкателем, вычисляется значение комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупностью условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при измерении комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

1. Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на СВЧ, содержащем СВЧ генератор, который подключен к измерительному устройству комплексного коэффициента отражения, к которому подключен короткозамкнутый прямоугольный волновод с продольной щелью на боковой стенке, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом, отличающееся тем, что используется резонатор стоячей волны, выполненный из короткозамкнутого волновода с продольной щелью на боковой стенке, отделяемый диафрагмой от волноводного тракта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве измерительного устройства комплексного коэффициента отражения используется устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора.