ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Полезная модель относится к испытательному оборудованию и может быть использована для проведения испытаний приборной базы космических аппаратов и наземных комплексов для оценки их электромагнитной совместимости.
Существует несколько разновидностей генераторов переменного электрического поля, позволяющих оценить стабильность работы аппаратуры в зоне излучения электрического поля.
Известен генератор переменного электрического поля с открытым входом (Operational & Instrucon Manual, Parallel element field generator Model 3107B, www.ets-lindgren.com), который включает два раздельных, параллельных излучателя, присоединенных в центре к источнику сигнала, и нагрузке (устройству согласования), связанной непосредственно с источником сигнала. Электрическое поле образуется между двумя параллельными, открытыми излучателями.
Полоса пропускания генератора электрического поля с открытым входом весьма ограничена, поскольку при увеличении частоты до момента, когда длина излучателей приближается к  длины волны, источник сигнала входит в режим короткого замыкания, что делает генератор непригодным для работы на более высоких частотах.
Известен генератор переменного электрического поля, излучатели которого представляют собой две трубки U-образной формы, согласованные посредством трансформатора с одного конца и активной нагрузки с другого (Патент US №5892484, МПК: H01Q 9/26, H01Q 9/04). Данный генератор компактен, и, в отличие от генератора с открытым входом, не имеет ограничений в полосе пропускания. Существенным недостатком такого генератора является неравномерность распределения генерируемого поля и ограничение в габаритах испытываемого оборудования.
В качестве прототипа выбран генератор переменного электрического поля типа линии передачи (5503 Electric Field Generator manual, www.ets-lindgren.com). В данном генераторе два трубчатых излучателя параллельно размещены на металлическом каркасе в форме прямоугольного параллелепипеда, высота которого зависит от характеристик электрического поля и габаритов испытываемого оборудования. Источник сигнала и активная нагрузка с малой индукцией для согласования размещены в противоположных концах линии передачи и подсоединены к излучателям при помощи медной проволоки. При работе генератора излучатели создают Е и Н поля.
Данный генератор имеет большую ширину полосы пропускания и создает электрические поля с амплитудами до 500 В/м.
Недостатками прототипа являются большие габариты (длина свыше 5 м, высота до 2 м), сложность в установке.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов и упрощение конструкции при сохранении равномерности поля в широкой полосе частот.
Поставленная задача достигается тем, что в известный генератор переменного электрического поля, содержащий два трубчатых излучателя параллельно размещенных на каркасе, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда, и подсоединенных к разнесенным в противоположные концы от излучателей, источнику сигнала и устройству согласования, согласно полезной модели, дополнительно введен третий излучатель, причем излучатели имеют трапециевидную форму и меньшими основаниями размещены на равном расстоянии друг от друга в верхней плоскости диэлектрического каркаса, а боковыми сторонами излучатели совместно подключены с одного конца к, расположенным в нижней плоскости каркаса, активному сопротивлению с малой индукцией для согласования с заземляющей поверхностью, а с другого конца к параллельно соединенным широкополосному трансформатору и двум конденсаторам, один из которых имеет фиксированную, а второй переменную емкости для согласования с линией подачи сигнала от источника сигнала.
Каркас выполнен из стеклопластиковых труб.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен внешний вид генератора переменного электрического поля.
На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема генератора переменного электрического поля.
На фиг.3 представлена схема подключения элементов и оборудования испытательной системы в составе с генератором переменного электрического поля.
Генератор переменного электрического поля (фиг.1) содержит три излучателя 1 трапециевидной формы, которые меньшими основаниями расположены параллельно на равных расстояниях между собой в верхней плоскости диэлектрического каркаса 2. Каркас представляет собой прямоугольный параллелепипед из стеклопластиковых труб. Центральная часть трапециевидных излучателей 1 выполнена из медных трубок, а их боковые стороны выполнены из посеребренных медных шин и подключены все три излучателя совместно с одного конца к устройству согласования 3, а с другого конца к активной нагрузке 4 с малой индукцией, размещенным в нижней плоскости параллелепипеда. Устройство согласования 3 состоит из параллельно соединенных широкополосного трансформатора 5, конденсатора 6 постоянной емкости и конденсатора 7 переменной емкости и предназначено для согласования с линией подачи сигнала от источника сигнала. Активная нагрузка 4 с малой индукцией служит для согласования излучателей с заземляющей поверхностью 8. Трапециевидные излучатели 1 предназначены для излучения электромагнитной энергии и создания равномерно распределенного переменного электрического поля. Количество и форма излучателей определяют пространственную конфигурацию поля и рабочую область генератора.
Принципиальная электрическая схема генератора переменного электрического поля (фиг.2) содержит излучатели 1, активную нагрузку 4 с малой индукцией, заземляющую поверхность 8, согласующий широкополосный трансформатор 5, конденсатор 6 с постоянной емкостью и конденсатор 7 переменной емкости.
Схема подключения (фиг.3) содержит излучатель 1, устройство согласования 3, активную нагрузку 4 с малой индукцией, заземляющую поверхность 8, генератор сигнала 9, усилитель 10, измеритель поля 11, оптический адаптер 12, управляющий персональный компьютер 13.
Генератор переменного электрического поля имитирующий равномерно распределенное поле в составе испытательной системы для проведения испытаний на восприимчивость к переменному электрическому работает следующим образом. Сигнал от источника сигнала 9, предварительно усиленный через усилитель сигнала 10 подается непосредственно на излучатели 1 по линии сопротивлением 50 Ом. С одного конца излучатели 1 подключены к активной нагрузке 4 с малой индукцией сопротивлением 330 Ом для согласования с заземляющей поверхностью 8, а с другого конца, для согласования с линией подачи сигнала 50 Ом от источника сигнала, излучатели подключены к параллельно соединенным согласующему трансформатору 5 с коэффициентом трансформации 1:8 и двум конденсаторам, обеспечивающим качественное улучшение согласования. Емкость конденсатора 6 постоянна и равна 56 пФ, конденсатор 7 имеет переменную емкость для подстройки согласования системы.
Трапециевидные излучатели 1 производят преобразование токов высокой частоты в электромагнитное поле и создают равномерно распределенное переменное электрическое поле, которое контролируется с помощью измерителя поля 11, преобразованного в оптическом адапторе 12.
Предусмотрено управление процессом испытаний при помощи персонального компьютера 13. В программе управления задаются параметры для испытаний, и производится контроль во время их проведения.
Для испытания оборудования с максимальными габаритными размерами 1500×1000×1300 (мм) изготовлен генератор, три излучателя которого расположены на расстоянии 300 мм между собой на высоте 1500 мм параллельно друг другу и заземляющей поверхности 8.
Переменное электрическое поле в рабочей зоне генератора характеризуется коэффициентом стоячей волны (КСВ) на всем диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц не выше 3,5, а изменение равномерности поля не более 3 дб.
Благодаря тому, что элементы каркаса изготовлены из стеклопластиковых труб, значительно упрощается установка генератора поля и понижается его вес, кроме того исключено влияние каркаса на распределение электрического поля.