Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на свч

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров поглощающих низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, в частности к измерению комплексной относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов, характеризующихся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости и проводимости. Сущность: предлагается устройство для измерения электрических параметров низкоимпедансных материалов на СВЧ. Измерения производятся с помощью волноводного резонатора бегущей волны, по измеренным значениям резонансной частоты, затуханию и добротности определяются значения комплексной диэлектрической проницаемости. Технический результат - возможность более точно производить измерения значения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, имеющих большие значения комплексной диэлектрической проницаемости . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров поглощающих низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, в частности к измерению комплексной относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов, характеризующиеся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемость и проводимости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости косвенным методом, включающее: СВЧ генератор, измерительное устройство для измерения комплексного коэффициента отражения, прямоугольный волновод, с продольной щелью на боковой стороне, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом [см. Патент РФ №2199760, Б.И. №6, 2003 г.]. Измерение осуществляется в два этапа: сначала производится комплексного коэффициента отражения от эталонного короткозамыкателя, затем от измеряемого образца, по результатам измерений комплексных коэффициентов отражения производится вычисление комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве недостаточно точно определяется значение комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов. Эти ограничения по точности дает волноводный метод измерения.

Сущность изобретения заключается в повышении точности измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных композиционных диэлектрических материалов. Для повышения точности измерения диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов, волновода с продольной щелью на боковой стенке выполнен кольцевым, представляя собой волноводной резонатор бегущей волны, который подключен к волноводному тракту через отверстие связи. Кольцо выполнено таким образом, чтобы на его поверхности имелся линейный участок, на котором производят установку эталонного короткозамыкателя или измеряемый образец. Конструкция резонатора бегущей волны представлена на чертеже. В результате полученное волноводное устройство реализует резонансный метод измерения, который более точен по сравнению с волноводным методом. Измеряемыми параметрами являются резонаторы бегущей волны с эталонным короткозамыкателем и измеряемым образцом: резонансная частота, добротность резонатора.

Технический результат - возможность более точно производить измерения значения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных диэлектрических материалов на СВЧ, имеющих большие значения комплексной диэлектрической проницаемости , что необходимо в процессе производства таких материалов при контроле за ходом технологии изготовления и при проектировании СВЧ изделий из таких материалов, например, защитных укрытий.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на СВЧ, содержащем СВЧ генератор, который подключен к измерительному устройству для измерения комплексного коэффициента отражения, к которому подключен прямоугольный волновод с продольной щелью на боковой стенке, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом.

Особенность заключается в том, что волновод с продольной щелью на боковой стенке выполнен кольцевым и подключен к волноводному тракту через отверстие связи.

Кроме того, особенность заключается в том, что в качестве измерительного устройства используется устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена структурная схема волноводного резонатора бегущей волны 1, на боковой стенке которого выполнена продольная щель, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом 2, резонатора бегущей волны 1 через отверстие связи 3 подключено к волноводному тракту 4.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем.

Устройство содержит СВЧ генератор, измерительное устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора, волноводный резонатор бегущей волны 1 [см. Дж.Альтман. устройства СВЧ. - М.: Изд-во “Мир”, 1968. - 234 с.], эталонный короткозамыкатель и измеряемый образец 2.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Резонатор бегущей волны 1, состоящий из кольцевого волновода, на боковой стенке которого выполнена продольная щель большой длины, параллельно оси волновода, снабженная согласующими скосами, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом 2, подключается к измерительной схеме и СВЧ генератору. От СВЧ генератора по волноводному тракту 4 подается зондирующая электромагнитная волна, которая через отверстие связи 3 ответвляется в резонатор 1. Сначала производятся измерения резонансной частоты, добротности резонатора бегущей волны и затухания с эталонным короткозамыкателем, затем производятся измерения резонансной частоты, добротности резонатора бегущей волны и затухания с измеряемым образцом, который устанавливается на место эталонного короткозамыкателя. Условие резонанса соответствует минимуму напряженности поля на выходе резонатора в волноводном тракте, условие антирезонанса - максимуму напряженности поля на выходе резонатора в волноводном тракте. Из полученных результатов резонансной частоты и добротности резонатора бегущей волны с измеряемым материалом и с эталонным короткозамыкателем вычисляется значение комплексной диэлектрической проницаемости измеряемого материала.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупностью условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при измерении комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

1. Устройство для измерения комплексной диэлектрической проницаемости низкоимпедансных материалов на СВЧ, содержащем СВЧ генератор, который подключен к измерительному устройству для измерения комплексного коэффициента отражения, к которому подключен прямоугольный волновод с продольной щелью на боковой стенке, которая в процессе измерения закрывается эталонным короткозамыкателем или измеряемым образцом, отличающееся тем, что волновод с продольной щелью на боковой стенке выполнен кольцевым и подключен к волноводному тракту через отверстие связи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве измерительного устройства используется устройство для измерения резонансной частоты и добротности резонатора.