Способ определения коэффициента отражения материала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности. Устройство, реализующее способ определения коэффициента отражения (КО) материала, содержит г-р 1, вентиль 2, направленный ответвитель 3 отраженной волны, антенну 4, калибратор 5, измеряемый образец 6, направляемые ответвители 7 и 8 падающей волны, аттенюатор 9, фазовращатель 10, сумматор 11, измерительный блок 12, систему 13 перемещения калибратора 5 и измеряемого образца 6, а также безэховую камеру 14. При определении КО материалов, больших 0,01, искомый КО вычисляют по заданной ф-ле, используя при этом равные размеры калибратора 5 и образца 6 и помещая их на равные расстояния от антенны 4. При определении КО высококачественных радиопоглощающих материалов, меньших 0,01, вначале измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя 3 при отсутствии образца 6. Затем увеличивают с помощью аттенюатора 9 и фазовращателя 10 мощность помехового сигнала и измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя 3. Затем при перемещении калибратора 5 определяют максимальное изменение фазы суммарного сигнала и по заданному соотношению определяют искомый КО. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 01 R 27/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1) 4308097/24-09 (22) 21.09.87 (46) 23,01.90. Бюл. Ф 3 (72) В.И. Ефремов и С.10.Лапунов (53) 621.317.341.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 446849, кл. G 01 R 27/06, ) 974.

Авторское свидетельство СССР

В 647619, кл. G 01 R 27/06, 1979, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ 11АТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к техни:ке измерений на СВЧ. Цель изобретения — повышение точности. Устр-во, реализующее способ определения коэффициента отражения (КО) материала, содержит г-р 1, вентиль 2, направленный ответвитель 3 отраженной волны, антенну 4, калибратор 5, измеряемый образец б, направляемые ответвители 7 и 8 падающей волны, аттенюа„„Я0„„1538 147 А1

2 тор 9, фазовращатель 10, сумматор 11, измерительный блок 12, систему 13 перемещения калибратора 5 и измеряемого образца 6, а также безэховую камеру 14. При определении КО материалов, больших 0,01, искомый КО вычисляют по заданной ф-ле, используя при этом равные размеры калибратора 5 и образца 6 и помещая их на равные,расстояния от антенны 4. При определении КО высококачественных радиопоглощающих материалов, меньших 0,01, вначале измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя 3 при отсутствии образца 6.

Затем увеличивают с помощью аттенюатора 9 и фазовращателя 10 мощность помехового сигнала и измеряют мощность сигнала на выходе ответвителя

3. Затем при перемещении калибратора 5 определяют максимальное изменение фазы суммарного сигнала и по заданному соотношению определяют искомый КО. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1538147 (2) 40

45 Чт

sin (6) (г„(4А

sin

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть исполь-. зовано для измерения коэффициентов отражения материалов, в том числе радиопоглощающих материалов (РЦМ), на образцах материалов в виде отдельных блоков, Цель изобретения — .повышение точности, 10

На чертеже приведена электрическая структурная схем@ устройства для реализации способа определения коэффициента отражения материала. ( устройство содержит генератор I, вентиль 2, направленный ответвитель (3 отраженной волны, антенну 4, калиб-, ратор 5, измеряемый образец 6, первый

7 и второй 8 направленные ответвители падающей волны, аттенюатор 9, фазо- 20 вращатель lO, сумматор 11, измерительный блок 12, систему 13 перемещения калибратора 5 и измеряемого рбразца 6, безэховую камеру 14.

Способ осуществляют следующим образом.

На расстоянии от антенны 4, удовлетворяющем условию дальней зоны, устанавливают измеряемый образец б, например радиопоглощающий материал. 30

Сигнал, отраженный от измеряемого образца б, поступает на вход антенны 4, его выделяют с помощью направленного ответвителя 3. Сигнал на выходе ответ-, вителя 3 11-; является результатом сло- 35 жения ряда составляющих и имеет вид

UT = Ксь "пад K„+ 0 МАГД +

+ Unag Г1+ Прад Гу К ) r где U„„падающая волна, К вЂ” переходное ослабление ответвителя 3 — коэффициент отражения антенны 4, à — эффективный коэффициент t отражения окружающих предметов

Г „ — искомый коэффициент отражения измеряемого образца 6, kJ — коэффициент направленности ответвителя 3;

К вЂ” коэффициент, зависящий от свойств антенны 4, рассто55 яния между антенной 4 и измеряемым образцом б,размеров измеряемого образца 6.

Сигналы U Äa> К, К 1,, К,,; U. ä, r„, К U„aA, r„образуют фон постоянной амплитуды и фазы, который при определении коэффициентов отражения материалов с коэффициентами отражения 0,01 на один-два порядка превьппает полезный сигнал К -К Г„ 0 „ „. При возвратно-поступательном перемещении измеряемого образца 6 вдоль направления распространения радиоволны на расстояние +Ь/4 фаза коэффициента отражения изменяется от 0 до 360

Суммарный сигнал

K Unap Гэ + K<> U па

i (/

° K -Г„e где Гэ = К „+ Г + Г,, ц - фаза Г„, а фаза (Гэ! sin 9>+ !.Г К! sin (I э! cos tý !1„. К!сов% где л„ - фаза U >a, ц — фаза Г, При изменении фазы сигнала, отраженного от измеряемого образца б, от

0 до 360 фаза сигнала б изменяется.

Максимальное изменение фазы сигнала U>!.Г„К

6< = V „ c- Ч „„= Zacccin (4)

1rэ!

Устанавливая вместо измеряемого образца б калибратор 5, в качестве которого может быть использован радиопоглощающий материал с. известным коэффициентом отражения Г „ или металлический лист с коэффициентом отражения, равным 1, при его возврат но-поступательном движении измеряют максимальное изменение, фазы сигнала U . Из соотношений (2) и (4) (Г1, К1

d(p= 2arcsin (Г

Для сохранения постоянства коэффициента К размеры калибратора 5 выбирают равными размерам измеряемого образца 6 и помещают его на том же расстоянии от антенны 4, что и измеряемый .образец 6. Искомый коэффициент отражения

5 15381

Устройство, реализующее способ определения коэффициента отражения материала, работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с заданной

5 частотой f . поступает с выхода гене1 ратора 1 на вход ответвителя 7, ориентированного на отбор падающей мощности. Вентиль 2, включенный на выходе ответвителя 7, обеспечивает не- 1ð зависимость фазы сигнала на выходе . ответвителя 7 от коэффициента отражения на входе антенны 4. Сигнал с выхода ответвителя 7 является опорным для измерительного блока 12, Ответвитель 8 ориентирован на отбор падающей мощности, а ответвитель 3— на отбор отраженной мощности. Сумматор 11, аттенюатор 9 и фазовращатель

10 предназначены для компенсации помехового сигнала. Геометрический центр измеряемого образца 6 или калибратора 5 находится на оси антенны 4.

Система 13 обеспечивает возвратно-поступательное движение измеряе- Е5 мого образца 6 или калибратора 5 вдоль направления распространения радиоволны.

При определении коэфФициентов отражения материалов, больших 0,01, Зр искомый коэффициент отражения вычисляют по формуле. (6), а. при определении коэффициентов отражения высококачественных радиопог- лощающих материалов, меньших 0,01, З5 вначале измеряют мощность сигнала на выходе вторичного тракта ответвителя 3 Р, в отсутствие измеряемого образца. Затем увеличивают с помощью аттенюатора 9 и фазовращателя 10 на 4Р

30-40 дБ мощность .помехового сигнала, измеряют мощность Р сигнала на выходе вторичного тракта ответвителя 3 измерительным блоком 12. Затем при перемещении калибратора 5 определяют 45 максимальное изменение фазы суммарного сигнала измерительным блоком 12, Искомый коэффициент отражения определяют по соотношению з;и " 50 ,(— (7)

М1

sz.n

Для уменьшения уровня помехового сигнала антенну 4, измеряемый образец

6 и калибратор 5 помещают в безэховую камеру 14.

47 б

Формула изобретения

Способ определения коэффициента отражения материала, заключающийся в сравнении сигналов, отраженных от измеряемого образца и калибратора при их возвратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности, измеряют максимапьное изменение фазы сигнала, отраженного от калибратора при его возвратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны йЦ., устанавливают вместо калибратора измеряемый образец, измеряют максимальное изменение фазы сигнала, отраженного от измеряемого образца при его возвратно-поступательном перемещении вдоль направления распространения радиоволны Q(p а коэффициент отраУ жения материала вычисляют по формуле Ч . nq, I1 I = (Г (sin — /sin

2 2 где à — модуль коэффициента отражения калибратора.

2. Устройство для определения коэффициента отражения материала, содержащее генератор, вентиль, последовательно соединенные направленный ответвитель отраженной волны и антенну, измерительный блок, калибратор и измеряемый образец, установленные пер- пендикулярно оптической оси антенны с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оптической оси антенны, проходящей через центр калибратора или измеряемого образца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, введены первый направленный ответвитель падающей волны, вход основного тракта которого соединен с выходом генератора, выход — с входом вентиля а выход падающей волны вторичного тракта — с первым входом измерительного блока, второй направленный ответвитель падающей волны, вход основного тракта которого соединен с выходом вентиля, а выход — с входом направленного ответвителя отраженной волны, последовательно соединенные фазовращатель, вход которого соединен с выходом падающей волны втарич1538147

Составитель В. Гончаров

Техрец 11.Xоданич

Корректор О. Кравцова

Редактор kI. Тупица

Заказ 168 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðoä, ул, Гагарина,101 ного тракта второго направленного ответвителя падающей волны, аттенюатор и сумматор, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, а второй вход — с выхо"

5 дом отраженной волны вторичного трак, та направленного ответвителя отраженной волны, 3 ° Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что антенна, калибратор и измеряемый образец разме.щены в беээховой камере.