Устройство для измерения коэффициента отражения электромагнитной волны
Владельцы патента RU 2698710:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям, и может быть использовано при измерении коэффициента отражения (КО) плоских образцов радиопоглощающих покрытий (РПП). Технический результат изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона измерений коэффициента отражения РПП в полосе частот. Указанный результат достигается за счет того, что устройство для измерения коэффициента отражения электромагнитных волн от радиопоглощающих покрытий содержит последовательно соединенные приемопередающую антенну, антенный переключатель, приемопередающее устройство и блок обработки и индикации, исследуемый образец радиопоглощающего покрытия на металлической пластине, последовательно соединенные блок ввода информации и механизм перемещения, при этом приемопередающая антенна выполнена в виде параболического зеркала, облучатель которого выполнен с возможностью перемещения из фокуса вдоль фокальной оси параболического зеркала, кроме того механизм перемещения соединен с облучателем, при этом коэффициент отражения электромагнитных волн определяется по отношению мощностей сигналов, отраженных от образца радиопоглощающего покрытия на металлической пластине и эталонной металлической пластины. 1 ил.
Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям, и может быть использовано при измерении коэффициента отражения (КО) плоских образцов радиопоглощающих покрытий (РПП).
Коэффициент отражения электромагнитных волн (ЭМВ) от РПП исследуются в интересах создания техники со сниженной радиолокационной заметностью, обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств.
Известно устройство для измерения коэффициента отражения радиоволн от РПП в свободном пространстве [Алимин Б.Ф. Техника измерений коэффициентов отражения поглотителей электромагнитных волн. Зарубежная радиоэлектроника, №2, 1977 г., см. стр. 91].
Устройство содержит генератор СВЧ, фильтр нижних частот, аттенюатор, приемную и передающую антенны, приемник, компенсирующую цепочку, состоящую из фазовращателя и переменного аттенюатора, а также исследуемый образец РПП и эталонную металлическую пластину.
Исследуемый образец РПП помещается в поле передающей антенны. Отраженный от образца сигнал принимается приемной антенной и поступает в приемник, где усиливается и обрабатывается.
Затем на месте исследуемого образца устанавливается эталонная металлическая пластина, отражения от которой фиксируются приемником.
По отношению мощностей сигналов, отраженных от образца РПП и эталонной металлической пластины, вычисляют коэффициент отражения РПП при облучении по нормали.
Недостатком устройства является малый динамический диапазон измерений коэффициента отражения РПП.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототип) является известное устройство для измерения коэффициента отражения ЭМВ от РПП [Федюнин П.А., Казьмин А.И. Под ред. Федюнина П.А. Радиоволновый контроль параметров защитных покрытий авиационной техники в вопросах их технического диагностирования, Изд. Физматлит, 2012 г., 181 с, см. стр. 50].
Устройство для измерения коэффициента отражения ЭМВ от РПП содержит последовательно соединенные приемопередающую антенну, антенный переключатель, приемопередающее устройство и блок обработки и индикации.
По отношению мощностей сигналов, отраженных от образца РПП на металлической пластине и эталонной металлической пластины вычисляют коэффициент отражения РПП при облучении по нормали.
Недостатком устройства является низкая точность и малый динамический диапазон измерений коэффициента отражения РПП в полосе частот, что обусловлено возникновением в рассеянном поле дополнительной помеховой составляющей, источником которой являются токи, наведенные на краях образца. Причем относительный вклад краевых токов в суммарное рассеянное поле тем больше, чем меньше коэффициент отражения РПП. Кроме того, уровень помеховой составляющей, обусловленной краевыми эффектами, зависит от частоты облучающего сигнала [Методы исследования радиолокационных характеристик объектов / Под ред. Ягольникова СВ. М.: «Радиотехника», 2012 - 296 с, см. стр. 129].
Технический результат данного изобретения состоит в повышении точности и расширении динамического диапазона измерений коэффициента отражения РПП в полосе частот, за счет создания облучающего исследуемый образец РПП электромагнитного поля, форма которого в центре образца РПП близка к плоской, а к краям образца резко спадает.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для измерения коэффициента отражения ЭМВ от РПП, содержащее последовательно соединенные приемопередающую антенну, антенный переключатель, приемопередающее устройство и блок обработки и индикации, а также исследуемый образец РПП на металлической пластине, вводят последовательно соединенные блок ввода информации и механизм перемещения, а приемопередающая антенна выполнена в виде параболического зеркала, облучатель которого выполнен с возможностью перемещения из фокуса вдоль фокальной оси параболического зеркала, кроме того, механизм перемещения соединен с облучателем.
Сущность изобретения заключается в том, что возникновение краевых эффектов при облучении электромагнитным полем плоской металлической пластины связано с ее конечными линейными размерами, частотой облучающего поля и его амплитудно-фазовым распределением на поверхности металлической пластины с РПП. Как показано в [Гаврилов А.А., Кирьянов О.Е., Мартынов Н.А. Возможность увеличения диапазона измерений модуля коэффициента отражения радиопоглощающих материалов и покрытий в свободном пространстве. Радиотехника. 2006. №6. с. 73], краевые эффекты не оказывают влияния на отраженное электромагнитное поле, если плоскую металлическую пластину с РПП облучать электромагнитным полем, форма которого в центре образца РПП близка к плоской, а к краям образца резко спадает. Такое поле может быть создано путем изменения положения облучателя вдоль фокальной оси относительно фокуса. При этом происходит изменение величины диаметра поля облучения на исследуемом образце.
На фиг. приведена структурная схема изобретения, где обозначено: 1 - параболическое зеркало; 2 - облучатель; 3 - антенный переключатель; 4 - приемопередающее устройство; 5 - блок обработки и индикации; 6 - блок ввода информации; 7 - механизм перемещения; 8 - образец РПП на металлической пластине.
Назначения элементов, представленных на схеме ясны из их названия.
Перемещение облучателя 2 вдоль фокальной оси параболического зеркала 1 может быть осуществлено, например, с применением линейного электродвигателя, приведенного в [Патент РФ №2370874 РФ, МПК8 H02K 33/12, 2009].
Изобретение может быть реализовано с помощью известных радиотехнических элементов и материалов, выпускаемых промышленностью.
Устройство для измерения коэффициента отражения радиоволн от РПП работает следующим образом.
Перед началом измерений в механизм перемещения 7 с помощью блока ввода информации 6 вводят величину смещения облучателя 2 из фокуса параболического зеркала 1.
Механизм перемещения 7 осуществляет управлением перемещения облучателя 2 из фокуса вдоль фокальной оси параболического зеркала 1 на величину смещения, заданную устройством ввода информации 6.
При включении приемопередающего устройства 4 сигнал на заданной частоте поступает с первого выхода на блок обработки и индикации 5, а со второго выхода, через антенный переключатель 3 на облучатель 2. Антенная система формирует облучающее электромагнитное поле, форма которого в центре образца РПП на металлической пластине 8 близка к плоской, а к краям образца резко спадает. Далее принцип работы аналогичен прототипу.
Устройство для измерения коэффициента отражения электромагнитных волн от радиопоглощающих покрытий, содержащее последовательно соединенные приемопередающую антенну, антенный переключатель, приемопередающее устройство и блок обработки и индикации, а также исследуемый образец радиопоглощающего покрытия на металлической пластине отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные блок ввода информации и механизм перемещения, а приемопередающая антенна выполнена в виде параболического зеркала, облучатель которого выполнен с возможностью перемещения из фокуса вдоль фокальной оси параболического зеркала, кроме того механизм перемещения соединен с облучателем, при этом коэффициент отражения электромагнитных волн определяется по отношению мощностей сигналов, отраженных от образца радиопоглощающего покрытия на металлической пластине и эталонной металлической пластины.
