Датчик электромагнитного излучения

 

Изобретение относится к технике радиоизмерения и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитного излучения от высокочастотных установок и антенн при оценке степени биологической опасности электромагнитного излучения. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности датчика в широком диапазоне частот изменения электрического поля. Сущность технического решения заключается в том, что в датчике электромагнитного излучения, содержащем антенну, между вибраторами которой включен преобразователь напряжения, выход которого соединен через линию связи с индикатором напряжения, причем преобразователь напряжения включает детектирующий диод и корректирующий конденсатор, введена цепочка из последовательно включенных второго детектирующего диода и второго корректирующего конденсатора, подключенная параллельно к цепочке из последовательно включенных обратной полярностью первого детектирующего диода и первого корректирующего конденсатора, а между точками соединения детектирующих диодов и конденсаторов соответствующих цепочек в качестве нагрузки индикатора напряжения включен согласующий диод. 2 ил.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитного излучения от высокочастотных установок и антенн при оценке степени биологической опасности электромагнитного излучения.

Известен датчик напряженности электрического поля электромагнитного излучения [1], состоящий из приемной антенны в виде двух симметричных резистивных вибраторов с изменяющейся шириной и включенного между вибраторами преобразователя напряжения, содержащий детектирующий диод. Электрический ток в приемной антенне, наведенный внешним переменным электрическим полем, после детектирования преобразуется в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна напряженности электрического поля.

Недостатками этого датчика-пробника являются ограничение снизу диапазона рабочих частот и низкая чувствительность.

Наиболее близким по достигаемому эффекту, конструкции и электрической схеме к предлагаемому техническому решению является датчик [2], состоящий из приемной антенны в виде двух симметричных резистивных вибраторов и включенного между вибраторами преобразователя напряжения, электрическая схема которого содержит детектирующий диод, параллельно которому подключены последовательно соединенные резистор и конденсатор, образующие корректирующую электрическую цепь, которая выравнивает частотную характеристику датчика в диапазоне рабочих частот и увеличивает нижнюю частоту диапазона. Величина постоянного напряжения с выхода датчика пропорциональна величине переменного тока в детектирующем диоде.

Недостатком известного датчика [2] является низкая чувствительность к переменному электрическому полю. Это обусловлено делением переменного высокочастотного тока, возбуждаемого переменным электрическим полем в приемной антенне, между детектирующим диодом и корректирующей цепью, что уменьшает величину постоянного напряжения после детектирования в диоде на выходе датчика.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности датчика в широком диапазоне частот изменения электрического поля.

Сущность технического решения заключается в том, что в датчик электромагнитного излучения, содержащий антенну, между вибраторами которой включен преобразователь напряжения, выход которого соединен через линию связи с индикатором напряжения, причем преобразователь напряжения включает детектирующий диод и корректирующий конденсатор, введена цепочка из последовательно включенных второго детектирующего диода и второго корректирующего конденсатора, подключенная параллельно к цепочке из последовательно включенных обратной полярностью первого детектирующего диода и первого корректирующего конденсатора, а между точками соединения детектирующих диодов и конденсаторов соответствующих цепочек в качестве нагрузки индикатора напряжения включен согласующий диод.

На фиг.1 приведено конструктивное выполнение датчика, на фиг.2 - его электрическая схема.

Датчик электромагнитного излучения содержит тонкопленочное диэлектрическое основание 1, на котором размещены два симметричных тонкопленочных высокоомных вибратора 2 с изменяющейся шириной (антенна), преобразователь напряжения 3, который включен между вибраторами. Преобразователь напряжения 3 содержит параллельное соединение двух цепочек из диода 4 с конденсатором 5 и из диода 6 (обратной полярностью) с конденсатором 7, между точками соединения диодов с конденсаторами включен диод 8, к которому подключена линия связи 9, соединенная с индикатором напряжения 10. Линия связи 9 содержит две полосы из высокоомного радиопоглощающего материала 11, между которыми находится диэлектрическая пленка 12, которые и образуют распределенный фильтр.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии на высокоомные вибраторы 2 электрической составляющей электромагнитного поля в вибраторах 2 возникает переменный электрический ток. Диод 4 пропускает положительную полуволну тока, а диод 6 - отрицательную полуволну тока. При положительной полуволне напряжения на диоде 4 диод 6 закрыт и диод 6 с конденсатором 7 является корректирующей цепью для диода 4. При отрицательной полуволне напряжения на диоде 6 диод 4 закрыт и диод 4 с конденсатором 5 является корректирующей цепью для диода 6. В результате происходит зарядка конденсатора 5 и конденсатора 7, на диоде 8 формируется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна величине напряженности электромагнитного поля, которое смещает диод 8 в закрытое состояние и которое через линию связи 9 поступает на индикатор напряжения 10 для отсчета величины напряженности электромагнитного поля. Диод 4 и конденсатор 5, диод 6 и конденсатор 7 в предлагаемой схеме датчика являются детектирующими и корректирующими электрическими цепочками.

Диод 8 постоянно включен в режиме обратного смещения, и его дифференциальное сопротивление используется как согласующее сопротивление с входным сопротивлением индикатора.

В качестве диодов может быть использован низко-барьерный арсенидо-галлиевый диод с барьером Шоттки типа МА 4 Е 2038 фирмы М/А - СОМ, США или типа W925Д фирмы TRG, США. Величина емкостей в микросборке датчика выбирается из условия получения необходимой чувствительности для регистрации индикатором постоянного тока и составляет от 10 до 22 пФ.

В предлагаемом датчике электромагнитного излучения детектируются (в отличие от датчиков [1], [2], где детектируется одна полуволна тока) обе полуволны переменного тока - отрицательная и положительная, что, по крайней мере, в два раза увеличивает его чувствительность.

Использование такого датчика позволяет производить измерения интенсивности электромагнитного излучения с высокой чувствительностью в широких частотном, динамическом диапазонах.

Литература 1. Motohisa Kanda, Landy D. Driver. A BROADBAND, ELECTRIC-FIELD PROBE USING RESISTIVELY TAPERED DIPOLES, 100 kHz-18 GHz. IEEE-MTT-S. Int. Microwave Symp. Baltimore, Md, June 2-4, 1986, Dig. P.p. 621-624.

2. Samuel Hopfer, Zdenek Adler. AN ULTRA BROADBAND (200kHz-26GHz) HIGH SENSITIVITY PROBE. IEEE transactions on instrumentation and measurement, vol. 29, 4, December 1980, p.p. 445-451.

Формула изобретения

Датчик электромагнитного излучения, содержащий антенну, между вибраторами которой включен преобразователь напряжения, выход которого соединен через линию связи с индикатором напряжения, причем преобразователь напряжения включает детектирующий диод и корректирующий конденсатор, отличающийся тем, что в него введена цепочка из последовательно включенных второго детектирующего диода и второго корректирующего конденсатора, подключенная параллельно к цепочке из последовательно включенных обратной полярностью первого детектирующего диода и первого корректирующего конденсатора, а между точками соединения детектирующих диодов и конденсаторов соответствующих цепочек в качестве нагрузки индикатора напряжения включен согласующий диод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2