ИЗМЕРИТЕЛЬ ВХОДНОЙ ПРОВОДИМОСТИ ШТЫРЕВЫХ АНТЕНН

Предлагаемый измеритель относится к измерительной технике и может быть использован для измерения в широкой полосе частот полной входной проводимости штыревых антенн, а также тела человека или животного, используемого в качестве антенны.
А
A
Известны устройства измерения входной проводимости или входного сопротивления антенн. Например, известно устройство определения входного сопротивления антенны при помощи куметра (Фрадин А.З., Рыжков Е.В. «Измерение параметров антенно-фидерных устройств». - М.: Связь, 1972, с. 54-57). Куметр содержит измерительный контур, состоящий из индуктивности и конденсатора переменной емкости; к измерительному контуру подключены генератор и индикатор. Измерения проводят в следующем порядке. Сначала при отключенной антенне производят настройку измерительного контура куметра в резонанс на требуемой частоте ω при помощи конденсатора переменной емкости, и определяют добротность Q1 и емкость С1 этого контура. Затем параллельно конденсатору подключают антенну и вновь производят настройку всего контура в резонанс с частотой ω генератора и определяют новые значения добротности Q2 и емкости С2. По полученным данным определяют активную и реактивную составляющие входного сопротивления. Например, если входное сопротивление антенны состоит из емкости С и параллельно ей включенного сопротивления R, то
А
1
2
С=C-С, .
Существенными признаками, общими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются наличие измерительного контура, состоящего из индуктивности и конденсатора переменной емкости; генератора и индикатора.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая точность измерений на частотах более 3-5 МГц и сложность конструктивного выполнения, обусловленные влиянием соединительных проводов, включаемых между куметром и антенной, и использованием воздушного многопластинчатого конденсатора переменной емкости с вращательным движением пластин.
Известен измеритель входной проводимости антенн, содержащий измерительный контур, состоящий из индуктивности и конденсатора постоянной емкости; генератор с согласующим резистором; амплитудный детектор; индикатор; противовес антенны; емкости связи и соединительные кабели (патент РФ №2110805. Опубл. 10.05.98. БИ №13, II ч., 1998 г.).
Существенными признаками, общими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются наличие измерительного контура, состоящего из индуктивности и конденсатора постоянной емкости; генератора с согласующим резистором; индикатора; амплитудного детектора; противовеса антенны; емкостей связи и соединительных кабелей.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является низкая точность измерений, поскольку расчетные формулы получены в предположении, что при подключении антенны величина резонансной частоты установки изменяется незначительно. На практике это допущение выполняется не всегда.
Из известных устройств измерения входной проводимости или входного сопротивления антенн наиболее близким по технической сущности является измеритель входной проводимости антенн, содержащий измерительный контур, состоящий из индуктивности и конденсатора постоянной емкости; генератор с согласующим резистором; амплитудный детектор; индикатор; противовес антенны; первый конденсатор связи генератора с измерительным контуром и соединительные кабели; второй конденсатор связи малой емкости, включенный между оплеткой соединительного кабеля генератора и противовесом несимметричной антенны; индуктивность связи, соединяющая амплитудный детектор и индуктивность измерительного контура, и радиопоглощающий материал, укрывающий соединительные кабели измерителя. (Пат. РФ №2166767 от 17.01. 2000. Бюлл. №13, 2001 г.).
Существенными признаками, общими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются наличие измерительного контура, состоящего из индуктивности и конденсатора постоянной емкости; генератора с согласующим резистором; амплитудного детектора; индикатора; противовеса антенны; емкостей связи и соединительных кабелей.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая точность измерений в полосе частот и сложность эксплуатации, поскольку для настройки измерительного контура на каждую из заданных частот измерения необходимо подключение высокодобротной индуктивности соответствующей величины.
Технический результат, на решение которого направлена предполагаемая полезная модель, - повышение точности измерений в полосе частот и обеспечение удобства эксплуатации измерителя.
Технический результат достигается тем, что индуктивность измерительного контура L выполнена в виде одиночного провода, расположенного над противовесом антенны, и второго круглого провода, закрепленного на противовесе антенны, соединенных опорным короткозамыкателем и подвижным короткозамыкателем в виде двух колодок, обжимающих провода линии с помощью ленточных пружин и скрепленных болтом, причем провод, закрепленный на противовесе антенны, колодки охватывают лишь частично.
Для достижения технического результата в измерителе входной проводимости штыревых антенн, содержащем измерительный контур, состоящий из индуктивности и конденсатора постоянной емкости; генератор с согласующим резистором; амплитудный детектор; индикатор; противовес антенны; емкости связи и соединительные кабели, индуктивность измерительного контура выполнена в виде провода, расположенного над противовесом антенны, и второго круглого провода, закрепленного на противовесе антенны, соединенных опорным короткозамыкателем и подвижным короткозамыкателем в виде двух колодок, обжимающих провода линии с помощью ленточных пружин и скрепленных болтом, причем провод, закрепленный на противовесе антенны, колодки охватывают лишь частично.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема измерителя, на фиг. 2  конструкция линии с подвижным короткозамыкателем, а на фиг. 3  вид частотных характеристик измерительного контура.
Измеритель содержит (см. фиг. 1, 2) противовес антенны 1; листовой диэлектрик 2; опорную площадку 3; добавочный конденсатор 4; индуктивность измерительного контура L в виде одиночного провода 5, расположенного над противовесом антенны 1, и второго круглого провода 6, закрепленного на противовесе антенны 1; подвижной короткозамыкатель в виде двух колодок 7, обжимающих провода линии 5 и 6 с помощью ленточных пружин 16, скрепленных болтом 17; опорный короткозамыкатель 8; испытуемую штыревую антенну 9; емкости связи 10; амплитудный детектор 11; индикатор 12; соединительные кабели 13; генератор 14; согласующий резистор 15, обеспечивающий в соединительном кабеле режим бегущей волны.
0
Индуктивность измерительного контура L образована проводами 5 и 6 длиной  (см. фиг. 1). Конденсатор измерительного контура С образован суммой емкостей: емкостью добавочного конденсатора 4, емкостью между опорной площадкой 3 и противовесом антенны 1, а также паразитными емкостями. Резонансная частота измерительного контура равна . Изменением длины линии  можно плавно и в широких пределах изменять величину индуктивности измерительного контура L и, соответственно, резонансной частоты ω. Важными достоинствами индуктивностей, образованных короткозамкнутыми отрезками линий, являются возможность плавного изменения индуктивности и высокая добротность. С увеличением добротности повышается точность измерения входной проводимости антенн, поскольку уменьшается полоса пропускания контура и, соответственно, снижаются погрешность измерения его резонансной частоты и полосы пропускания, а также влияние напряжений внешних мешающих воздействий. Отрезки линий наиболее удобны для конструктивной реализации индуктивностей малой величины, поскольку при индуктивностях менее 20-30 нГн размеры обычных проволочных катушек становятся очень малыми. Выполнять такие катушки конструктивно неудобно.
В предлагаемом измерителе индуктивность измерительного контура L выполнена в виде провода 5 над проводящей плоскостью противовеса антенны 1 и второго круглого провода 6, закрепленного на проводящей плоскости противовеса антенны 1 (см. фиг. 1). Благодаря креплению провода 6 на проводящей плоскости противовеса антенны повышается жесткость конструкции измерительного контура. Стабильность параметров измерительного контура необходима для проведения высокоточных измерений. Провод 6 используется для крепления подвижного короткозамыкателя 7. Расстояние d между линией и противовесом приблизительно равно толщине листового диэлектрика 2 (см. фиг. 1). С увеличением расстояния d снижаются потери мощности на токи проводимости, но возрастают потери на излучение.
Подвижной короткозамыкатель состоит из двух колодок 7, обжимающих провода линии 5 и 6 с помощью ленточных пружин 16, скрепленных болтом 17 (см. фиг. 2). Этот короткозамыкатель отличается от короткозамыкателя, предназначенного для использования в двухпроводных линиях, и описанного в книге Мегла Г. «Техника дециметровых волн». - М.: Сов. Радио, 1958, стр. 299 тем, что провод, закрепленный на проводящей плоскости, колодки 7 охватывают лишь частично.
При экспериментальном исследовании предлагаемого измерителя была использована штыревая антенна длиной 365 мм и диаметром 2 мм. Измерительный контур путем изменения длины  настраивали на частоту первого последовательного резонанса антенны. В результате сложения двух частотных характеристик: измерительного контура и испытуемой антенны на экране получалась одна кривая. При высокой добротности измерительного контура (Q>5) и точном совпадении резонансных частот измерительного контура и испытуемой антенны суммарная частотная характеристика должна быть строго симметричной (фиг. 3, а). Поэтому по симметрии кривой можно судить о совпадении резонансных частот антенны и измерительного контура.
Измеренная таким образом резонансная частота использованной штыревой антенны была равна 192,3 МГц. Это значение частоты близко к расчетному 192,7 МГц. При расчете был использован справочник Сочилин А.В., Эминов С.И. "Таблицы входных сопротивлений вибраторных антенн. Справочник" - М.: Радиотехника, 2005 г. - 80 с.
Для оценки точности измерений наблюдали вид частотных характеристик при изменении длины антенны на ±2 мм. Вид частотных характеристик измерительного контура с антеннами различной длины показан на фиг. 3: а) 365 мм; b) 367 мм; с) 363 мм. Из фиг. 3 видно, что измеритель позволяет регистрировать даже малые (не более 0,56%) изменения длины антенны, что свидетельствует о высокой точности измерений.