Измеритель комплексного коэффициента отражения листовых материалов

 

Изобретение относится к измерениям в области СВЧ. Для повьшения точности измерения зонды выполнены в виде приемных антенн (ПА) 4...4 , расположенных вокруг излучающей антенны (ИА) 3. В дальней зоне НА 3 размещен листовой материал 6. Апертуры ПА 4...4,, параллельны апертуре ИА 3. Эл.- расстояние между апертурами ПА 4 ... 4 и материалом 6 различаются на значения,кратные Т/п, где п - число ПА. Устройство содержит также измерители мощности 5 , 2 ил. 5нс S 00 Ы ел со 4 СО (Рие, 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4019315/24-09 (22) 10.02.86 (46) 30.11.87. Бюл. 9 44 (71) Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией (72) Е,Б.Абкин, В.Н.Скубицкий и А.А.Стенько (53) 317.341,3 (088.8) (56) Тишер Ф. Техника измерений на

СВЧ. M. Физматгиз, 1963, с.330.

Патент ФРГ Р 3111204, кл. G 01 R 27/06.

„Л0„„1 55943 А 1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерениям в области СВЧ. Для повышения точности измерения зонды выполнены в виде приемных антенн (ПА) 4 ...4

1 h3 расположенных вокруг излучающей антенны (ИА) 3. В дальней зоне ИА 3 размещен листовой материал 6. Апертуры ПА 4„...4„ параллельны апертуре

ИА 3. Эл. расстояние между апертурами

ПА 4, ... 4„ и материалом 6 различак ются на значения, кратнь И Ti/n, где п — число ПА. Устройство содержит также измерители мощности 5 ... 5 „.

2 ил.

1355943

Изобретение относится к измерениям в области СВЧ, в частности к технике измерения коэффициента отражения тел, расположенных в свободном пространстве и имеющих плоскую поверхность, Цель изобретения — повьппение точности измерений.

На Фиг,1 приведена структурная электрическая схема измерителя комплексного коэффициента отражения листовых материалов; на фиг„2 — апертуры излучающей антенны и приемных антенн.

Измеритель комплексного коэффициента отражения листовых материалов содержит СВЧ-генератор 1„ вентиль 2, излучающую антенну 3, зонды в виде приемных антенн 4-1 — 4-п, измерители мощностей 5-1 — 5-п, листовой материал б.

Измеритель комплексного коэффициеита отражения листовых материалов работает следующим образом.

Электромагнитная волна от СВЧ-генератора i через вентиль 2 направляется (большая ее часть) к листовому материалу 6, а также поступает (меньшая ее часть) в приемные антенны

4-1 — 4-п, Листовой материал 6 размещается на расстоянии 1 от излучателей антенны 3, чтобы можно было пренебречь неплоскостностью фронта излученной волны. Отраженная от листового материала 6 электромагнитная волна принимается парциально приемными антеннами 4-1, 4-4 — 4-и. Парциальные мощности отраженной электромагнитной волны и электромагнитной волны,,прошедшей непосредственно из излучающей антенны 3 в приемные антенны 4-1

4-п, векторно суммируются в плоскостях отсчета измерителей мощности

5-1 — 5-п. Измеренные измерителями 5 мощности значения мощности являются исходными экспериментальными данными для расчета неизвестного комплексного коэффициента отражения листового материала 6.

В общем случае измерения абсолютного значения мощности на выходах приемных антенн не требуется, а необходимо индицировать мощность, получая на выходе j-ro измерителя мощности аппаратурное напряжение U,, пропорциональное мощности электромагнитной волны, принимаемой j-й приемной антенной.

Если преобразование мощности электромагнитной волны принять идеально линейньп, то для каждого напряжения

U. в тракте j-й приемной антенны име5 1 ем модельную функцию

1+аг Кг+?A X+2A У

U Uk 1 1 1

l1+Ьг Кг+2В Х+2В«Y

« 1У.

10 где A: — LA =а е

) 1 ), 3

В=В -1B =В. е

l комплексные, — действительный параметр j-й

) антенны зонда;

Х+ У=

1 6

=Re = Г--комплексный коэффициент отражения листового материала, расположенного перед раскрывами антенн.

При проведении измерений комплексного коэффициента отражения Г отсчитываются значения U для каждой j-й

1 приемной антенны и затем решается система уравнений (1) относительно

?5 величины Х и У, а следовательно А -, )

В должны быть известны. Они опре) деляются до проведения измерений комплексного коэффициента отражения с помощью листовых материалов с известным коэффициентом Г отражения.

При калибровке измерителя комплексного коэффициента отражения надлежит установить Зп+2 неизвестных коэффициентов в системе уравнений (1) .

Калибровочный листовой материал

35 с известным комплексным коэффициентом отражения устанавливается на расстоянии 1, от раскрывов антенн.

На выходе каждого измерителя мощ4п ности считывается напряжение U„ где j--1,п — номер приемной антенны 4 и, соответственно, измерителя мощности.

Далее задаются и отсчитываются

45 расстояния 1, 1,...,1 от раскры9 У р вов приемных антенн 4.

Для каждого i-ro расстояния отсчитываются напряжений на выходе измерителей мощности.

5п Полученные экспериментальные значения напряжений "3„ вводятся в сис" ) тему уравнений на основе модельной функции (1):

1+а . R +2À . Х .+2А. У, 55 ) 1+1 грг+2В X +2В«У где i--1, Р;

R Х.,Y. — модуль, действительная и

1 мнимая части коэффициентов

1355943

2А J

1+b &

2А.

) 1+Ь . Р.

2В

X. =kj

Х,, =kg (3) 20

1+Ь R

2В

Х

1+b2 R2

Кг Яг+ я

1+Ь2 R2

В = — — — — -Х 7 Ь (6) 45

11 1+ь2 R2

В =- — — — -Х

2 (7)

k.=-IY . +

1Г

2 ) и )

А = 2

1 ) (1+Ь2 R2) ., (1+ь к ),,",(1+ь R ).

) 2k) где Y =Х

11

Y =Х

) г

Y33 =Х (8) 55

3 отражения калибровочного листового материала, отсчитываемые относительно значений этих параметров при расстоянии 1; U< =1, т.е. все уровни мощности в дальнейшем будут иметь смысл приведенных к уровню мощности СВЧ-генератора 1 при калибровке.

Производится расчет коэффициентов f0

А, k В, )

Предварительно система уравнений (2) после введения обозначений:

1+а R !

Х. =k 15

)1 Р1+Ь2 К2 преобразуется к виду

7.+ 1) Б 7) для каждой j-й приемной антенны со своим )-м измерителем мощности.

Если р > 5,п систем уравнений (4) (n — число приемных антенн 4) решаются независимо друг от друга с использованием метода наименьших квадратов, т.е. путем перехода к нормальной сис-35 теме уравнений. Решение системы уравнений дает значения Х.,Х,Х .,Х

Х, которые позволяют из (3) рассчитать А, k В: 1 1 R (X +X )

40 ь (5) 4

В формуле (7) знак "+" берется, если а.R < 1, и "-", если à . R > 1.

J )

Измерение комплексного коэффициента отражения листового материала 6.

Пластина листового материала устанавливается на расстоянии 1 от раскрыва излучающей антенны 3. Отсчитываются значения U на выходах измери.) телей мощности, j =1, 2,..., n, п — число приемных антенн 4.

Полученные значения U- подставляют

) в формулу (1), получают систему из и уравнений. Неизвестными в ней являются величины U и t (R,O).

Комбинируя уравнения попарно, исключают величину Бо, получают систему уравнений вида: где )=1,и-1;

U =1); /k.. з =П „-U), представим систему (9) в виде и ) +Х д, + л1 = л;, j=1,п-1 . (10)

При количестве зондов, большем четырех, система уравнений (10) решается методом наименьших квадратов. Результаты решения системы (10) являются измеренные величины: модуль коэффициента отражения R u его фаза

B=arctg(Y/Х).

Формула изобретения

Измеритель комплексного коэффициента отражения листовых материалов, содержащий СВЧ-генератор, соединенный через вентиль с излучающей антенной, а также зонды, подключенные к соответствующим измерителям мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, зонды выполнены в виде приемных антенн, расположенных вокруг излучающей антенны, в дальней зоне которой размещен листовой материал, при этом апертуры приемных антенн параллельны апертуре излучающей антенны, а электрические расстояния. между апертурами приемных антенн и листова материалом различаются по значениям, кратным

E/n, где п — число приемных антенн.

1355943

f t oTll-1)

Составитель А.Лысов

Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 5791/41 Тираж 730 Годписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCE по делам изобретений и открытич

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уп, Проектная, 4