УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЭВ

Полезная модель относится к области антенной техники и может быть применена для контроля основной характеристики поглотителей электромагнитных волн (ПЭВ) - коэффициента отражения (КО).
При создании многофункциональных безэховых камер и экранирующих помещений, предназначенных для проведения измерений в метровом диапазоне электромагнитных волн, применяются как правило широкодиапазонные ПЭВ шиловидной или комбинированной конструкции, размеры которых соизмеримы с длиной волны. Радиотехнический контроль характеристик этих поглотителей на частотах от 30 до 400 МГц до настоящего времени представляет собой сложную техническую задачу. Кроме того, методы измерений КО крупногабаритных ПЭВ существенно зависят от конфигурации, размеров образцов, их высоты, площади основания.
В патентах /1, 2/ приведены описания некоторых измерительных установок, которые мало пригодны для контроля параметров ПЭВ в метровом диапазоне волн. В других известных источниках приводятся примеры с использованием коаксиально-волноводного тракта, /3/ или установки с расширяющимся рупорным каналом, /4/. Погрешность и точность измерений этими методами зависят от исполнения линейных размеров образцов для этих трактов, что является существенным недостатком и ограничивает их применение при производстве ПЭВ. Кроме перечисленных недостатков в этих трактах СВЧ распространение волны происходит под углами от нормали, при этом угол падения волны на образец не может изменяться, а зависит только от частоты излучения.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому техническому решению является измерительная установка для контроля величины коэффициента отражения поглотителей электромагнитных волн в метровом диапазоне, включающая приемопередающую рупорную антенну, соединенную через развязывающий аттенюатор с генератором сигналов, детекторную головку с зондом, установленную на рупорной антенне и соединенную с селективным усилителем. Измерения на установке, взятой за прототип, основаны на использовании метода, приведенного в ГОСТ 30381-95 (Р 50011-92) 151.
К достоинствам данных измерений следует отнести высокую точность определения КО, простоту проведения измерений и достаточную оперативность при контроле готовой продукции ПЭВ.
К недостаткам прототипа следует отнести невозможность проведения измерений параметров широкополосных ПЭВ в диапазоне частот менее 400 МГц, где им рекомендуется использовать в этом диапазоне ленточную двухпроводную линию длиной не менее 10000 мм и шириной не менее 1200 мм. Расстояние между внутренними поверхностями ленточных проводников должно соответствовать размерам основания ПЭВ. При этом у линии необходим механизм одновременного перемещения испытуемого образца ПЭВ и калибратора, из двух диэлектрических пластин, вдоль ленточной линии. Эта установка прототипа очень сложна в изготовлении, выполняется в единичных экземплярах специализированным предприятием, трудоемка при измерениях, которые выполняются несколькими операторами, и поэтому не используется при серийном производстве ПЭВ.
Поставленная задача состояла в расширении диапазона низких частот от 400 МГц до 250 МГц для контроля КО ПЭВ с погрешностью, соответствующей стандарту.
Технический результат достигается тем, что приемопередающая рупорная антенна выполнена с размерами, обеспечивающими частотный диапазон излучения от 250 МГц до 400 МГц и собрана на единой платформе с генератором сигналов, развязывающим аттенюатором и селективным усилителем, причем платформа имеет возможность движения в горизонтальной плоскости для определения параметров отраженного поля при взаимодействии излучения рупорной антенны с вертикально расположенным контролируемым образцом ПЭВ.
На Фиг. 1 изображен общий вид технического решения заявляемой измерительной установки, где 1 - имитатор зоны свободного пространства; 2 - единая подвижная платформа; 3 -металлический лист; 4 - контролируемый ПЭВ; 5 - приемопередающая рупорная антенна; 6 - детекторная головка с зондом; 7 - генератор сигналов; 8 - развязывающий аттенюатор; 9 - селективный усилитель.
Принцип измерений коэффициента отражения ПЭВ на заявленной измерительной установке заключается в следующем. Сигнал от генератора через развязывающий аттенюатор передается в пространство приемопередающей рупорной антенны, вблизи раскрыва которой устанавливается испытуемый образец ПЭВ на металлическом листе. Часть энергии, распространяющейся из антенны, отражается материалом, в результате чего происходит интерференция падающей и отраженной волн, что приводит к образованию стоячей волны. Коэффициент стоячей волны (КСВ) определяется путем перемещения антенны от образца ПЭВ и фиксируется с помощью зонда с детекторной головкой, которая установлена на рупорной антенне и соединена с селективным усилителем. По величине КСВ рассчитывается коэффициент отражения образца ПЭВ.
Калибровка измерительной установки осуществляется по образцу из оргстекла с заданной толщиной и известным значением диэлектрической проницаемости. Калибровочный образец устанавливается также вертикально перед раскрывом рупора приемопередающей антенны и, перемещая антенну, определяется его коэффициент отражения, а затем рассчитывается калибровочный множитель антенны.
Для достижения указанной цели была сконструирована приемопередающая рупорная антенна, размеры которой превышали требования прототипа пропорционально длине волны. Длина рупорной части имела величину 2000 мм, раскрыв рупора был 1500 мм × 1500 мм, размеры волноводного сечения составляли размеры 330 мм × 660 мм, что позволяет увеличить частотный диапазон излучения от 250 до 400 МГц.
Вертикальное расположение имитатора зоны свободного пространства, выполненного размерами не менее величин, указанных в прототипе, с использованием высококачественного ПЭВ с коэффициентом отражения минус 25 дБ на частоте 250 МГц, позволяет расширить площадь, в которой отсутствуют паразитные отражения от посторонних предметов. Благодаря такому имитатору, размеры и вес контролируемого крупногабаритного или ферритового ПЭВ могут быть произвольны и не ограничены измерительной установкой.
Для проведения измерений разработана конструкция подвижной платформы, на которой располагается рупорная антенна с перечисленной ранее аппаратурой и соединительными проводами, образуя единую измерительную установку. Это позволяет мобильно перемещать антенну от контролируемого образца или наоборот.
Конструкция предлагаемой полезной модели имеет оптимальную компоновку, мобильность передвижения и простоту обслуживания, что позволяет оперативно и качественно производить контрольные измерения КО образца ПЭВ одним оператором.
Технико-экономическое обоснование заявляемого технического решения имеет место и основывается на том, что расширение диапазона частот для контроля ПЭВ позволит иметь достоверную информацию значений коэффициента отражения в метровом диапазоне длин волн. Это необходимо для обоснованного выбора ПЭВ при проектировании дорогостоящих многофункциональных безэховых камер и экранированных помещений.
Используемая литература:
1. RU 2618480 С1, 20.01.2016.
2. RU 2339048 С1, 26.11.2008.
3. Мицмахер М.Ю. и Торгованов В.А., «Безэховые камеры СВЧ», М., Радио и связь, 1982 г. 128 с.
4. Алимин Б.Ф., «Техника измерений коэффициентов отражения поглотителей электромагнитных волн», (обзор), «Зарубежная радиоэлектроника, 1977, №2, с. 91.
5. ГОСТ 30381-95 (Р 50011-92) Поглотители электромагнитных волн для экранированных камер.