БЕЗЭХОВАЯ КАМЕРА

Полезная модель относится к области антенной техники и может быть использована при создании малогабаритных безэховых камер (БЭК) для проведения испытаний радиотехнической аппаратуры, в частности, антенных систем.
Известна безэховая камера с радиозеркалом (см. М.Ю. Мицмахер и В.А. Торгованов Безэховые камеры СВЧ. - М.: Радио и связь, 1982, с. 44-45), в которой одна из торцевых стенок используется в качестве коллиматора, преобразующего поле облучающей антенны в квазиплоское, т.е. как бы приближающее «дальнюю зону», что позволяет сократить продольный размер БЭК. Вынесенный (спрятанный в поглощающую полость) облучатель позволяет уменьшить влияние его поля в зоне испытуемой антенны, но при этом уменьшаются эффективные размеры коллиматора. Искажения поля за счет краевой волны снижаются выполнением звездообразной кромки, образуемой профилем поглощающих продольных поверхностей камеры.
Недостатком такой БЭК являются жесткие требования к выполнению профиля зеркала, т.к. даже небольшие отклонения профиля зеркала от расчетного могут привести к значительным вариациям амплитуды и фазы поля облучения на апертуре испытуемой антенны.
В качестве прототипа полезной модели выбрана БЭК по патенту на полезную модель RU №5037, G01R 29/10, состоящую из рабочей камеры, стенки которой покрыты радиопоглощающим материалом, с поворотной платформой для испытуемой антенны, коллиматором и рупорным облучателем внутри рабочей камеры, при этом коллиматор выполнен в виде осесимметричной диэлектрической радиолинзы и установлен на дне коллиматорной секции, причем рупорный облучатель коллиматора установлен в верхней секции с возможностью перемещения по фокальной оси и вращения в фокальной плоскости.
Задача, решаемая такой конструкцией БЭК, минимизация площади для ее размещения и повышение равномерности распределения поля в раскрыве коллиматора (неравномерность фазовой характеристики - 10°).
Принципиальным недостатком таких БЭК является малый частотный диапазон в области нижних частот и малый объем ее рабочей зоны.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является расширение частотного диапазона в сторону низких частот, увеличение объема рабочей зоны камеры, снижение веса и стоимости оборудования.
Сущность технического решения заключается в том, что безэховая камера, содержащая рабочую камеру, стенки которой покрыты радиопоглощающим материалом, с рабочей зоной для размещения испытуемой антенны и системой воспроизведения электромагнитного поля (ЭМП) в высокочастотной (ВЧ) части, включающую излучающую антенну с рупорным облучателем и диэлектрической линзой, дополнительно содержит систему для воспроизведения электромагнитного поля в низкочастотной (НЧ) части, включающую симметрично расположенные относительно рабочей зоны камеры отрезки ленточных проводников двухпроводных линий передачи, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга и сгруппированы в два плоских набора, размещенные вдоль боковых стенок камеры напротив друг друга, при этом диэлектрическая линза состоит из набора параллельных пластин, выполненных, например, из поликарбоната.
В варианте выполнения БЭК система воспроизведения электромагнитного поля в высокочастотной части включает вторую излучающую антенну с рупорным облучателем и диэлектрической линзой, вершины линз расположены на продольных осях соответствующих антенн, при этом продольные оси линз и антенн параллельны продольной оси камеры.
Конструктивное выполнение БЭК представлено на рисунках, где изображено: на фиг. 1 - взаимное расположение элементов систем воспроизведения ЭМП и рабочей зоны камеры; на фиг. 2 - общий вид камеры со снятой боковой стенкой; на фиг. 3 - расположение и крепление элементов воспроизведения ЭМП в низкочастотной части; на фиг. 4 - выполнение и крепление линз.
БЭК конструктивно выполнена (фиг. 1-2) в виде сборки прямоугольных секций, образующих рабочую камеру 1 (экранированный объем длиной 2170 мм, шириной 1510 мм, высотой 2600 мм) с рабочей зоной 2 в форме цилиндра с диаметром основания 600 мм и высотой 1400 мм (для размещения испытуемой антенны), системой воспроизведения электромагнитного поля (ЭМП) в высокочастотной части (500 МГц - 3 ГГц), включающую излучающие антенны с рупорным облучателем 3 и диэлектрической линзой 4, систему для воспроизведения ЭМП в низкочастотной части (10-500 МГц), включающую симметрично расположенные относительно рабочей зоны 2 камеры отрезки ленточных проводников 5 двухпроводных линий передачи, которые расположены на расстоянии 120 мм друг от друга (определяется из условия получения наибольшей однородности ЭМП в рабочей зоне) и сгруппированы в два плоских набора 6, размещенные вдоль боковых стенок (закрепленные на них через диэлектрические элементы) камеры напротив друг друга (фиг. 1 и 3). Излучающие антенны 3 закреплены на торцовой стенке 7 камеры, все стенки которой покрыты радиопоглощающим материалом 8 (фиг. 2). Антенны 3 представляют собой короткий отрезок волновода, закороченного с одной стороны. Из открытого конца отрезка волновода выходят гребни антенны, которые крепятся к верхней и нижней стенкам отрезка волновода. Антенны крепятся к стенке камеры фланцевыми соединениями так, чтобы волноводная часть антенн оставалась снаружи камеры, а гребни входили в камеру через отверстие в стенке. Вершины линз 4 расположены на продольных осях соответствующих осей камеры. Диэлектрические линзы 4 выполнены из набора вертикально-параллельных пластин 7 (фиг. 4) из материала поликарбоната, имеют форму четырехгранных пирамид, у которых ребра, соединяющие вершину и основание, имеют заданный профиль. Основание линзы - квадрат 600×600 мм, толщина линзы 483 мм. Крепятся линзы к одной перегородке 10 (фиг. 2) или двум перегородкам 11 (фиг. 4), жестко установленными внутри камеры.
В системе для воспроизведения ЭМП в низкочастотной части каждая пара соседних ленточных проводников 5 образует двухпроводную линию передачи с волновым сопротивлением 200 Ом. Со стороны излучающих антенн на ленточных проводниках предусмотрены переходы (расширение проводников) 10 для подачи сигнала возбуждения ЭМП, с другой стороны (со стороны задней стенки камеры) к ленточным проводникам подключаются нагрузки (резисторы номиналом 200 Ом).
Перед измерениями испытуемая антенна устанавливается в узлах крепления (на рисунках не показано) в области рабочей зоны 2, а рупорный облучатель излучаемых антенн 3 соединяется с генератором соответствующего диапазона волн. К каждому переходу 10 отрезков ленточных проводников 5 двухпроводных линий передачи системы воспроизведения ЭМП в низкочастотной части подается сигнал через устройство деления переменного напряжения двухпроводными линиями (на рисунке не показано) в противофазе. В результате в пространстве рабочей зоны БЭК образуется однородное ЭМП, используемое как мера его напряженности при проведении испытаний антенн дециметрового диапазона волн. Встраивание системы воспроизведения ЭМП в НЧ-части позволило расширить низкочастотный диапазон БЭК, перекрыв его рабочие пределы от 10 МГц до 3 ГГц. Упрощена конструкция и уменьшен вес диэлектрической линзы. Введение второй излучающей антенны позволил увеличить рабочий объем камеры.
Полезная модель может быть использована для построения компактных полигонов для исследования антенн дециметрового диапазона волн, создавая внутри замкнутого объема камеры условия, при которых поле источников ЭМИ не искажается за счет отражений.