Двухэлектродная тем полосковая линия с изменяемыми размерами и перестраиваемыми нагрузкой и согласующим устройством

Использование: для испытаний объектов на действие гармонических электромагнитных полей. Сущность изобретения заключается в том, что двухэлектродная ТЕМ полосковая линия с изменяемыми размерами, перестраиваемыми нагрузкой и согласующим устройством, содержащая последовательно соединенные переходную секцию с разъемом для подключения источника сигнала, согласующее устройство в виде Г-образного резистивного четырехполюсника, полеобразующую систему и нагрузку, отличается тем, что полеобразующая система выполнена с изменяемой геометрией и состоит из верхнего и нижнего проволочных токопроводов и подъемного механизма с диэлектрическими фермами, длина и ширина плоскопараллельной части верхнего и нижнего токопроводов выполнены не менее чем на 30 процентов больше длины и ширины объекта испытаний, расстояние между плоскопараллельной частью верхнего и нижнего токопровода выполнено не менее чем в 2 раза больше высоты объекта испытаний, резистивные элементы R2 и R3 согласующего устройства выполнены в виде набора переключаемых резисторов и их значения определяются соответствующими выражениями. Технический результат: обеспечение возможности использования заявляемого устройства с одним источником сигнала для испытаний объектов малых и средних размеров на стойкость, прочность, безопасность и восприимчивость к действию гармонических электромагнитных полей высокой интенсивности и для испытаний крупногабаритных объектов на безопасность и восприимчивость к действию гармонических электромагнитных полей за счет изменения рабочего объема ТЕМ полосковой линии, а также перестройки нагрузки и согласующего устройства под размеры объекта испытаний. 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытаний объектов на стойкость, прочность, безопасность и восприимчивость к действию гармонических электромагнитных полей.

Известна методика [Crawford M.L. Generation of standard EM fields using ТЕМ transmission cells // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. - 1974. - Vol. EMC-16. - No. 4. - P. 189-195], которая описывает распространение поперечной электромагнитной волны с заданным уровнем напряженности электрического поля вдоль линии передачи с требуемым характеристическим сопротивлением на частотах ниже высших мод. С использованием данной методики была изготовлена ТЕМ-камера, которая состоит из замкнутого проводника, выполненного из прямоугольного параллелепипеда и двух пирамидальных частей, в вершинах которых помещены соединители для подключения центральной пластины, расположенной внутри замкнутого проводника, к генератору и к нагрузке с заданным сопротивлением. Диапазон рабочих частот ТЕМ-камеры ограничен первой резонансной частотой, что необходимо для равномерного распространения электромагнитных полей (ЭМП) во внутреннем объеме ТЕМ-камеры. Недостатком устройства является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из патента RU 2606173 C1, Н01Р 1/00, 28.12.2015 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний объектов на электромагнитную совместимость (ЭМС) и исследования воздействия ЭМП на биологические объекты, и содержащая корпус с центральной частью в форме прямоугольного параллелепипеда из четырех проводящих поверхностей, на открытых концах которого имеются две сужающиеся части в форме пирамид, вершины которых соединены с корпусом соединителя, центральный проводник которого соединен с центральной пластиной, расположенной во внутренней полости корпуса. Оптимальная форма и размеры корпуса и центральной пластины ТЕМ-камеры обеспечивают увеличение рабочей частоты до 1-2 ГГц при максимальной высоте испытуемого объекта 40 мм и максимальном коэффициенте стоячих волн по напряжению не превышающем 1,08. Недостатком устройства является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из патента ЕР 1283990 B1, G01R 29/08, 08.06.2011 известна ТЕМ-камера, предназначенная для измерения эмиссии и испытаний объектов на устойчивость к действию ЭМП и содержащая, по меньшей мере, шесть граней проводящего материала с отверстием в одной из них. Грани размещены так, что они образуют замкнутый параллелепипед с входным отверстием. Внутренний объем включает набор проводников, по меньшей мере, один из которых соединен с двумя соединителями и располагается в плоскости, перпендикулярной плоскости объекта испытаний. Внутренний объем также может содержать элементы перемешивания электромагнитного излучения, а проводящие структуры внутри могут быть покрыты радиопоглощающим материалом. Недостатком устройства является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из свидетельства на полезную модель RU 36737 U1 G01R 31/00, 20.12.2003 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний технических средств на устойчивость к воздействию электромагнитных полей и содержащая отрезок прямоугольного волновода с пирамидальными элементами, прилегающими к торцам прямоугольного волновода, в вершинах которых выполнены коаксиальные выводы. В стенке ТЕМ-камеры выполнено отверстие, на внешней поверхности стенки ТЕМ-камеры напротив отверстия установлен запредельный волновод, а ТЕМ-камера дополнительно снабжена устройством освещения, включающим в себя источник света, расположенный снаружи ТЕМ-камеры, и оптоволокно, первый конец которого оптически связан с источником света, второй конец снабжен диэлектрической линзой и размещен внутри ТЕМ-камеры, а средняя часть проходит через отверстие и запредельный волновод. Недостатком устройства является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из патента RU 2207678 C1 H01Q 17/00, G01R 31/00, 19.11.2001 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний технических средств на устойчивость к воздействию ЭМП с большим уровнем напряженности поля и содержащая отрезок прямоугольного волновода с пирамидальными элементами, прилегающими к торцам прямоугольного волновода, в вершинах которых выполнены коаксиальные выводы, высокочастотный генератор и согласующую нагрузку, подключенные к коаксиальным выводам. В стенке пирамидального элемента, прилегающего к высокочастотному генератору, выполнено смотровое отверстие. ТЕМ-камера снабжена видеокамерой, расположенной напротив смотрового отверстия, видеокамера может быть заключена в экранирующий кожух, сопряженный с внешней поверхностью пирамидального элемента ТЕМ-камеры. К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность изменения рабочего объема ТЕМ-камеры при необходимости испытаний крупногабаритных объектов.

Из патента RU 2208774 С2 G01M 17/00, Н05В 6/64, 04.06.2001 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний транспортных средств на ЭМС и содержащая отрезок прямоугольного волновода с пирамидальными элементами из электропроводящего материала, прилегающими к торцам прямоугольного волновода, в вершинах которых (пирамидальных элементов) установлены коаксиальные разъемы, а также токопроводящую пластину, соединенную с центральными контактами коаксиальных разъемов, генератор и согласующую нагрузку, подключенные к коаксиальным разъемам. ТЕМ-камера оснащена, по меньшей мере, одним осветительным прибором, расположенным вблизи нижнего ребра прямоугольного волновода. Данное изобретение направлено на оснащение ТЕМ-камеры стационарным источником освещения и обеспечение при этом равномерного электромагнитного поля. К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность изменения рабочего объема камеры при необходимости испытаний крупногабаритных объектов.

Из патента RU 2103771 C1 H01Q 17/00, G01R 29/08, 27.01.1998 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний на ЭМС электронных приборов, для исследований воздействия ЭМП на живые организмы, для калибровки датчиков ЭМП и содержащая внешний пирамидальный замкнутый проводник, внутри которого в непосредственной близости от основания установлена комбинированная нагрузка, выполненная из поглощающей панели высокочастотных поглотителей и омических сопротивлений, асимметрично расположенный внутренний проводник, выполненный из проводящего листа, переходящего в области нагрузки в плоскую пластину меньшей ширины, проходящую через поглощающую панель и соединенную с омическими сопротивлениями, при этом со стороны вершины пирамиды установлен согласованный переход для подключения генератора сигналов. Особенностью конструкции является специальная форма внутреннего проводника, который выполнен как часть боковой поверхности конуса с радиусом сечения, определяемым заданным соотношением, что позволяет на 0,5... 1,0 дБ улучшить равномерность основной составляющей поля, уменьшить паразитную составляющую поля в поперечном направлении рабочего объема камеры и уменьшить погрешность испытаний. К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность изменения рабочего объема камеры при необходимости испытаний крупногабаритных объектов.

Из патента US 5436603, Н01Р 1/00, 3/06, 25.07.1995 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытания объектов на помехоэмиссию и помехоустойчивость и содержащая полый металлический корпус с двумя сужающимися участками. Также, на концах располагается, по меньшей мере, один соединитель, который соединяется с центральной пластиной, расположенной во внутренней полости металлического корпуса и имеющей ступенчатую форму для уменьшения значения коэффициента стоячих волн по напряжению. Недостатком устройства является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из патента US 4605916 А, H01P 1/00, 3/06, 12.08.1986 известна ТЕМ-камера, предназначенная для испытаний объектов на воздействие электромагнитного излучения и содержащая внешний металлический экранирующий корпус, имеющий на противоположных концах конические поверхности в виде множества наклонных стенок, а также внутреннюю металлическую перегородку в виде пластины, проходящей вдоль продольной оси экранирующего корпуса, которая на концах соединена с генератором и нагрузкой через соединительную часть, а также содержит изолирующую прокладку между корпусом и центральным проводником соединителя. Частным недостатком камеры является наличие переходов с механическим креплением внутренней перегородки, что вызывает неравномерность распространения поля в начале и конце ТЕМ-камеры и высокий коэффициент стоячих волн по напряжению, причем в относительно небольшом рабочем диапазоне частот до 100 МГц, а основным недостатком является малый рабочий объем и невозможность его увеличения.

Из патента RU 2465610 С2 G01R 29/08 12.08.2008 известна полосковая антенна, предназначенная для проведения испытаний на ЭМС, содержащая верхнюю и нижнюю пластины телескопического типа, имеющие параллельные продольные оси, поддерживаемые на расстоянии друг от друга и механически соединенные друг с другом на продольных концах продольными пластинами. Верхняя, нижняя и продольная пластины установлены с возможностью движения, при этом расстояние между нижней и верхней пластинами может быть изменено путем сдвигания охватывающей и охватываемой частей верхней и нижней пластин соответственно.

Недостатком устройства является ограничение на увеличение размера антенны, накладываемое размером телескопических элементов: во-первых, максимальная длина конструкции не может быть больше суммы длин охватывающей и охватываемой частей токопровода, во-вторых, высота антенны не может быть больше суммы высот треугольных элементов продольных пластин антенны, в-третьих, ширина пластин антенны не регулируется и не предусмотрено согласование изменяющегося волнового (характеристического) сопротивления конструкции с постоянным выходным сопротивлением источника сигнала и сопротивлением нагрузки.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является ТЕМ полосковая линия, описанная в работе [Hilavin S., Kustepeli A. Design and Implementation of ТЕМ Stripline for EMC Testing // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. - 2014. - Vol. 56. - No. 1. - P. 23-27]. В работе показан порядок разработки, конструирования, калибровки и проверки ТЕМ полосковой линии для проведения испытаний по оценке чувствительности к излученным ЭМП аудио и видео аппаратуры, размер которой превышает 70 см и она не может быть испытана в стандартных ТЕМ полосковых линиях. При увеличении размеров ТЕМ линии изменяется волновое (характеристическое) сопротивление линии и ухудшается однородность воспроизводимых ЭМП. Для уменьшения переотражений используется согласующее устройство и сопротивление нагрузки равное волновому сопротивлению линии с фиксированными значениями сопротивлений резисторов.

Недостатком устройства-прототипа является невозможность изменения рабочего объема ТЕМ полосковой линии и перестройки согласующего устройства и согласованной нагрузки.

Двухэлектродная ТЕМ полосковая линия с изменяемыми размерами и перестраиваемыми нагрузкой и согласующим устройством (далее по тексту ТЕМ полосковая линия) включает в себя:

переходную секцию с коаксиальным разъемом для подключения источника сигнала, с перестраиваемым резистивным согласующим устройством в виде Г-образного резистивного четырехполюсника, с двумя пеналами для хранения катушек с гибкими проводниками для верхнего и нижнего токопроводов, с двумя металлическими пластинами с зажимами для фиксации проводников верхнего и нижнего токопроводов;

нижний токопровод из 3-х или более гибких проводников, уложенных параллельно на подстилающую поверхность на равном расстоянии друг от друга и закрепленных с одной стороны зажимами для фиксации на переходной секции, а с другой - зажимами для фиксации на нагрузке;

верхний токопровод из 3-х или более гибких проводников, закрепленных параллельно на диэлектрических несущих фермах на равном расстоянии друг от друга и подсоединенных с одной стороны к зажимам для фиксации на переходной секции, а с другой - зажимам для фиксации к нагрузке;

подъемный механизм, состоящий не менее чем из 4-х лебедок, предназначенных для подъема двух или более диэлектрических ферм, к которым подвешиваются гибкие проводники верхнего токопровода;

регулируемую согласованную нагрузку, состоящую из набора переключаемых резисторов, подключенных к металлическим пластинам с зажимами для фиксации проводников верхнего и нижнего токопроводов.

Техническим результатом является использование заявляемого устройства с одним источником сигнала для испытаний объектов малых и средних размеров на стойкость, прочность, безопасность и восприимчивость к действию гармонических электромагнитных полей высокой интенсивности и для испытаний крупногабаритных объектов на безопасность и восприимчивость к действию гармонических электромагнитных полей за счет изменения рабочего объема ТЕМ полосковой линии, находящегося между плоскопараллельной частью верхнего и нижнего токопровода, а также перестройки нагрузки и согласующего устройства под размеры объекта испытаний.

Размер рабочего объема настраивается под габариты объекта испытаний таким образом, чтобы ширина и длина рабочего объема превышали поперечные размеры объекта испытаний не менее чем на 30%, а высота рабочего объема была не менее чем в 2 раза больше его высоты.

При этом обеспечивается снижение погрешности результатов испытаний за счет улучшения равномерности пространственного распределения электромагнитных полей внутри рабочего объема ТЕМ полосковой линии за счет согласования постоянного сопротивления источника сигнала и изменяющегося волнового (характеристического) сопротивления ТЕМ полосковой линии, вызванного изменением расстояния между верхним и нижним токопроводами или изменением их ширины.

Технический результат достигается за счет использования верхнего и нижнего токопроводов проволочной конструкции, что позволяет изменять длину и ширину токопроводов, а также за счет использования подъемного устройства, позволяющего изменять высоту подвеса верхнего токопровода, при этом образующееся рассогласование выходного сопротивления источника сигнала и характеристического (волнового) сопротивления компенсируется с помощью регулируемого согласующего устройства в виде Г-образного резистивного четырехполюсника и регулируемой согласованной нагрузки.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.

На фиг. 1 приведен изометрический вид заявляемого устройства.

На фиг. 2 приведен изометрический вид переходной секции.

На фиг. 3 приведен изометрический вид согласованной нагрузки.

На фиг. 4 приведена электрическая эквивалентная схема для расчета R2 и R3 регулируемого согласующего устройства в виде Г-образного резистивного четырехполюсника.

На фиг. 5 приведена зависимость характеристического (волнового) сопротивления ТЕМ полосковой линии от высоты подвеса верхнего токопровода для ширины верхнего и нижнего токопроводов 6 м и 11 м.

На фиг. 6 представлена зависимость характеристического (волнового) сопротивления ТЕМ полосковой линии с шириной нижнего токопровода 6 м, шириной верхнего токопровода 6 м и сопротивлений R2 и R3 согласующего устройства от высоты подвеса верхнего токопровода для выходного сопротивления источника сигнала 50 Ом.

На фиг. 7 приведен пример измерения частотной зависимости коэффициента стоячей волны по напряжению при использовании согласованной нагрузки и согласующего устройства и без них.

В заявляемом устройстве (фиг. 1) нижний токопровод 1, образованный системой гибких проводников, уложен на подстилающую поверхность. Проводники с одной стороны подключены к зажимам 5 для фиксации на переходной секции 3, а с другой - к зажимам 6 для фиксации на нагрузке 4. Ширину нижнего токопровода при необходимости изменяют путем изменения количества проводников и расстояния между ними. При этом ширина токопровода должна быть больше ширины объекта испытаний не менее чем на 30%.

Верхний токопровод 2 образован системой гибких проводников, которые подвешены к диэлектрическим фермам 9. Проводники с одной стороны подключены к зажимам 7 для фиксации на переходной секции 3, а с другой - к зажимам 8 для фиксации на нагрузке 4. Ширину верхнего токопровода изменяют путем изменения количества проводников и расстояния между ними. При этом ширина токопровода должна быть больше ширины объекта испытаний не менее чем на 30%.

Подъем верхнего токопровода 2 на заданную высоту осуществляется подъемным механизмом, состоящим не менее чем из 4-х лебедок 10 или подъемных мачт. При этом расстояние между плоскопараллельной частью верхнего и нижнего токопроводов должно быть не менее чем в 2 раза больше высоты объекта испытаний.

Длину нижнего и верхнего токопроводов изменяют путем увеличения расстояния между переходной секцией 3 и согласованной нагрузкой 4 и запаса проводников, намотанных на катушки, находящиеся в пеналах 25 и 26 (фиг. 2), а также использованием дополнительных диэлектрических ферм 9 и лебедок 10. При этом длина токопроводов должна быть больше длины объекта испытаний не менее чем на 30%.

Размещение пеналов 25 и 26 с катушками для проводников с внешней стороны ТЕМ полосковой линии обеспечивает снижение электрической неоднородности и улучшение распределения электромагнитного поля внутри устройства.

Переходная секция 3 и согласованная нагрузка 4 устанавливаются на подвижные регулируемые по высоте опорные столы 11 и 12. Опорные столы оборудованы подъемными механизмами 13 и 14 для изменения высоты расположения переходной секции 3 и согласованной нагрузки 4.

Переходная секция (фиг. 2) включает в себя каркас 15, на котором расположена диэлектрическая пластина с высокочастотным коаксиальным разъемом 16 для подключения источника мощного сигнала 32 (фиг. 1). С обратной стороны разъема к его центральному электроду подключена металлическая пластина трапецеидальной формы 17, на противоположной стороне которой имеется диэлектрическая вставка 18. На диэлектрической вставке закреплен набор переключаемых резисторов 19 согласующего устройства. Резисторы с одной стороны подключены к трапецеидальной пластине 17, ас другой - к пластине трапецеидальной формы 20, на противоположной стороне которой расположены зажимы 7 для фиксации гибких проводников верхнего токопровода 2. Электрическое соединение набор переключаемых резисторов 19 согласующего устройства соответствуют подключению резистора R3 на эквивалентной схеме на фиг. 4.

Внешний проводник коаксиального разъема 16 соединен с трапецеидальной металлической пластиной 21. На противоположной стороне пластины размещены зажимы 5 для фиксации гибких проводников нижнего токопровода 1.

Между верхней 17 и нижней 21 пластинами переходной секции установлена диэлектрическая вставка 22, на которой закреплен набор переключаемых резисторов 23 согласующего устройства. Резисторы с одной стороны подключены к пластине 21, а с другой - к пластине 17. Электрическое соединение набора переключаемых резисторов 23 согласующего устройства соответствуют подключению резистора R2 на эквивалентной схеме на фиг. 4.

Отвод тепла от наборов переключаемых резисторов 19 и 23 обеспечивается радиаторами 24.

На переходной секции 3 на сторонах, обращенных к верхнему 2 и нижнему 1 токопроводам полосковой линии в верхней и нижней части каркаса 15, расположены пеналы 25 и 26 с катушками, на которые намотан запас гибких проводников, образующих нижний 1 и верхний 2 токопроводы полосковой линии.

Регулируемая согласованная нагрузка (фиг. 3) включает в себя каркас 27, на котором расположены две пластины 28 и 29 с зажимами 6 и 8 для фиксации гибких проводников нижнего 1 и верхнего 2 токопроводов. Между пластинами 28 и 29 расположена диэлектрическая вставка 30, на которой закреплен набор переключаемых резисторов 31. Резисторы с одной стороны подключены к верхней пластине 29, а с другой - к нижней пластине 28. Электрическое соединение переключаемых резисторов 31 соответствует подключению резистора согласованной нагрузки несимметричной полосковой линии R4 (фиг. 4).

Отвод тепла от резисторов обеспечивается за счет радиатора 24.

Настройка согласующего устройства и согласованной нагрузки под параметры волнового (характеристического) сопротивления ТЕМ полосковой линии производится по следующему алгоритму.

Для выбранной ширины верхнего и нижнего токопроводов, которые должны быть не менее чем на 30% больше ширины объекта испытаний, и высоты подвеса верхнего токопровода, которая должна быть не менее чем в 2 раза больше его высоты, проводится расчет волнового (характеристического) сопротивления в поперечном сечении ТЕМ полосковой линии проволочной конструкции, основанный на приближении ТЕМ-волны, электрическое поле которой на входе полеобразующей системы по структуре совпадает со стационарным электрическим полем бесконечной линии передачи с соответствующим поперечным сечением. Для заданной разности потенциалов между внутренним и внешним электродами бесконечной однородной линии находится распределение зарядов по образующим электроды проволокам. При этом предполагается, что проволоки достаточно тонкие и поверхностную плотность заряда σ_i (i=1…N) на каждой из них можно было считать постоянной. Тогда электрический потенциал j-й проволоки в соответствии с принципом суперпозиции вычисляется через плотность заряда [Harrington R.F. Field Computation by Moment Method. - Mc'Millan Company, New York, 1968. - 158 p]:

Постоянные c_ij, называемые потенциальными коэффициентами, находятся интегрированием по поверхности i-й проволоки S_i:

где - расстояние между фиксированной точкой на оси j-й проволоки и точкой на поверхности i-й проволоки.

Интеграл по поверхности заменяется интегралом вдоль оси i-й проволоки:

где a_i - радиус i-й проволоки, ρ_ij - расстояние между осями проволок (при i≠j).

При i=j для избежания сингулярности подынтегрального выражения используется стандартный прием тонкопроволочного приближения [Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. - М.: Связь, 1971. - 488 с]. Вместо ρ_ij в (3) подставляется радиус проволоки.

Вычислив коэффициенты c_ij системы линейных уравнений (1) и решив ее при заданной разности потенциалов U между электродами, получим искомое распределение заряда. С учетом того, что электрическая и магнитная составляющие поля ТЕМ-волны связаны соотношением Н=Е/120π, а на поверхностях электродов они удовлетворяют граничным условиям [Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. - М.: Советское радио, 1971. - 186 с.]

где J - поверхностная плотность тока,

полный ток по одному из электродов вычисляется по формуле

При этом волновое сопротивление определяется выражением вида

Сопротивление нагрузки ТЕМ полосковой линии R4 принимается равным волновому сопротивлению Z_в.

Описанный выше подход по определению волнового (характеристического) сопротивления реализован в виде программного модуля на языке Фортран. Пример результатов расчета волнового сопротивления в зависимости от высоты подвеса верхнего токопровода от 0 до 6 м для ширины верхнего и нижнего токопровода 6 м приведен на фиг. 5.

В том случае, если волновое (характеристическое) сопротивление для ТЕМ полосковой линии будет отличаться от волнового сопротивления источника сигнала, то для их согласования необходимо провести настройку перестраиваемого резистивного согласующего устройства в виде Г-образного резистивного четырехполюсника, выполненного на резисторах R2 и R3 по схеме, приведенной на фиг. 4.

Для определения номиналов резисторов R2 и R3 используются следующие выражения:

где R1 - внутреннее сопротивление источника сигнала;

R4 - сопротивление согласованной нагрузки ТЕМ полосковой линии.

Пример результатов расчетов значений сопротивлений согласующего устройства R2, R3 в зависимости от характеристического сопротивления линии (для согласованной линии равно R4) для ТЕМ полосковой линии с шириной верхнего и нижнего токопроводов по 6 м для некоторых высот подвеса верхнего токопровода при выходном сопротивлении источника сигнала R1=50 Ом приведен в таблице 1. На фиг. 6 представлена зависимость сопротивлений R2 (штриховая линия) и R3 (штрихпунктирная линия) согласующего устройства от высоты подвеса верхнего токопровода от 0 до 6 м.

Принцип настройки и работы устройства заключается в следующем (фиг. 1): гибкие проводники нижнего токопровода 1 укладываются на подстилающую поверхность и подключаются с одной стороны к зажимам для фиксации 5 на переходной секции 3, а с другой - к зажимам для фиксации 6 на нагрузке 4.

Гибкие проводники верхнего токопровода 2 подвешиваются к диэлектрическим фермам 9, они поднимаются на заданную высоту. После этого гибкие проводники верхнего токопровода 2 с одной стороны подключаются к зажимам 7 для фиксации на переходной секции 3, а с другой - к зажимам 8 для фиксации на нагрузке 4.

При этом длина проводников, их количество и расстояние между ними подбираются таким образом, что ширина и длина рабочего объема ТЕМ полосковой линии должны быть больше поперечных размеров объекта испытаний не менее чем на 30%, а высота рабочего объема - не менее чем в 2 раза больше высоты объекта испытаний.

Рассчитываются волновое (характеристическое) сопротивление полосковой линии Z_в, согласованной нагрузки R4, сопротивлений регулируемого согласующего устройства в виде Г-образного резистивного четырехполюсника R2, R3. Проводится переключение наборов резисторов согласующего устройства и согласованной нагрузки под рассчитанные параметры волнового (характеристического) сопротивления ТЕМ полосковой линии путем подключения соответствующих перемычек между резистивными элементами наборов резисторов 19 и 23 согласующего устройства переходной секции 3 и резистивными элементами набора резисторов 31 регулируемой согласованной нагрузки 4.

Правильность настройки согласующего устройства проверяется путем подключения к коаксиальному разъему 16 переходной секции прибора для измерения коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН). Пример измерения частотной зависимости коэффициента стоячей волны по напряжению ТЕМ полосковой линии при использовании согласованной нагрузки и согласующего устройства, и без них приведен на фиг. 7.

К коаксиальному разъему 16 переходной секции 3 подключается источник мощного сигнала 32 - при его включении внутри полосковой линии распространяется ТЕМ-волна, которая поглощается в согласованной нагрузке.

Двухэлектродная ТЕМ полосковая линия с изменяемыми размерами, перестраиваемыми нагрузкой и согласующим устройством, содержащая последовательно соединенные переходную секцию с разъемом для подключения источника сигнала, согласующее устройство в виде Г-образного резистивного четырехполюсника, полеобразующую систему и нагрузку, отличающаяся тем, что полеобразующая система выполнена с изменяемой геометрией и состоит из верхнего и нижнего проволочных токопроводов и подъемного механизма с диэлектрическими фермами, длина и ширина плоскопараллельной части верхнего и нижнего токопроводов выполнены не менее чем на 30 процентов больше длины и ширины объекта испытаний, расстояние между плоскопараллельной частью верхнего и нижнего токопровода выполнено не менее чем в 2 раза больше высоты объекта испытаний, резистивные элементы R2 и R3 согласующего устройства выполнены в виде набора переключаемых резисторов и их значения определяются выражениями

где R1 - сопротивление подключаемого к двухэлектродной ТЕМ полосковой линии источника сигнала, R4 - сопротивление согласованной нагрузки, согласованная нагрузка выполнена в виде набора переключаемых резисторов, причем ее сопротивление выбрано равным волновому (характеристическому) сопротивлению двухэлектродной ТЕМ полосковой линии для выбранного объекта испытаний Z_в (R4=Z_в), которое рассчитывают по формуле

где I - полный ток в проводниках верхнего или нижнего токопровода,

U - разность потенциалов между токопроводами.