Устройство для регистрации пространственного распределения электромагнитного поля

 

Союз Советсиик

Социал нстичесиик ресяу

О П И С А Н И Е „„930159

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 21.12.78 (21) 2858349/18-09 (S l ) M Кл. с присоединением заявки М

G 01 и 29/08

3Ьеударстеишый кюмнтет

СССР ао делам кэабратвнкйй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.05 . 82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.82 (53) УДК 621. .317(088.8) И.ф. Струков 1;;

Воронежский ордена Ленина государственный-университет им. Ленинского комсомола (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к радиотехнике.

Известно устройство для регистрации пространственного распределения электромагнитного поля, содержащее многоэлементную систему датчиков, приемную антенну опорного канала, подключенную к входу блока квадратурной обработки сигналов, выход которого соединен с индикатором, а также. электронный коммутатор, подключенный к развертке индикатора Г13.

Однако известное устройство не обеспечивает высокую точность из-за большого возмущающего воздействия на анализируемое электромагнитное поле.

Цель изобретения - повышение точности, Эта цель достигается тем, что в известном устройстве многоэлементная система датчиков выполнена в виде переотражающих вибраторов .резонансной длины, размещенных на приемной стороне поглощающей подложки и соединенных с нелинейными сопротивлениями, например, полупроводниковыми диодами, перед приемной стороной поглощающей подложки установлена введенная дополнительная приемная антенна, которая подключена к второму входу блока квадратурной обработки сигналов, при этом нелинейные сопротивления подключены к управляющим выходам то электронного . коммутатора число кото" ю рых равно сумме количества строк и столбцов многоэлементной системы датчи ков.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на

t$ фиг. 2 - функциональная.,схема блока квадратурной обработки сигналов; на фиг. 3 - конструкция многдэлементной системы датчиков.

Устройство для регистрации npo" странственного распределения электромагнитного поля содержит многоэлементную, систему l датчиков, приемную антенну 2 опорного канала, под3 930

159

10 !

20 ключенную к входу блока 3 квадратурной обработки сигналов, выход которого соединен с индикатором 4, а также электронный коммутатор 5, подключенный к развертке индикатора 4, при этом многоэлементная система 1 датчиков выполнена в виде переотражающих вибраторов 6 резонансной длины, размещенных на приемной стороне поглощающей подложки 7 и соединенных с нелинейными сопротивлениями, например, полупроводниковыми диодами 8, .перед приемной стороной поглощающей подложки 7 установлена дополнительная приемная антенна 9, которая подключена к второму входу блока 3 квадратурной обработки сигналов, а полупроводниковые диоды б подключены к управляющим выходам электронного коммутатора 5, число которых равно сумме количества строк m и столбцов многоэлементной системы 1 датчиков.

Переотражающие вибраторы 6 с полупроводниковыми диодами 8 включены в узлах матричной структуры, образованной непересекающимися электрическими шинами 10 и 11 строк m u столбцов и, причем, например, аноды полупроводниковых диодов 8 соединены с электрическими шинами 10 строк, а катоды - с электрическими шинами

11 столбцов.

Блок 3 квадратурной обработки сигналов состоит из расцепителя 12 опорного сигнала, расщепителя 13 сигнала, фазовращателя 14, перемножителя 15 и перемножителя 16, селекторов

17 и 18, квадраторов 19 и 20 и сум" матора 21.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 22 с помощью излучающей антенны 23 облучает электромагнитной волной объект 24, амплитудное распределение которого или голограмму необходимо зарегистрировать. Регистрация осуществляется с помощью многоэлементной системы 1 датчиков, образующей растр и состоящей из m n переотражающих вибраторов б, нагруженных на полупроводниковые диоды 8.

На полупроводниковые диоды 8 no определенной программе с помоцью электронного коммутатора 5 поступает управляющее напряжение с генератора 25.

Под действием этого управляющего напряжения изменяется сопротивление полупроводниковых диодов 8, а следовательно, и величина тока, наводимо25

S0

SS го в переотражающих вибраторах 6 электромагнитным полем. Это приводит к модуляции рассеянного электромагнит ного поля тем переотражающим вибратором 6, на полупроводниковый диод 8 которого подано переменное управляющее напряжение.

Величина наводимого тока зависит не только от сопротивления полупроводниковых диодов 8, но и от длины переотражающих вибраторов 6, дости-. гая максимального значения при их резонансной длине. При этом амплитуда наводимого тока,а следовательно, рассеянного электромагнитного поля, в десятки и сотни раз больше, чем для ненастроенных в резонанс переотражающих вибраторов. Таким образом, используя переотражающие вибраторы 6 резонансной длины, существенно увеличивают чувствительность устройства при регистрации пространственной структуры электромагнитного поля.

С помощью электронного коммутатора 5 осуществляется также развертка пространственной структуры электромагнитного поля в последовательность модулированных сигналов, несущих информацию об амплитуде и фазе анализируемого электромагнитного поля.

Сигналы, рассеянные всеми переотражающими вибраторами 6, принимаются приемной антенной 9 и поступают в блок 3 квадратурной обработки сигналов.

Если амплитудно-фазовое распределение исследуемого электромагнитного поля в области размещения многоэлементной системы 1 имеет вид

f (х„,у)соз(хвй+ 0(x„y)3, то при взаимодействии этого поля с переотражающим вибратором 6, сопротивление полупроводникового диода 8 которого меняется по гармоническому закону, сигнал на выходе приемной антенны 9 без учета направленных свойств этой антенны и переотражающих вибраторов 6 и в предположении,что размеры многоэлементной системы 1 намного меньше расстояния r, имеет вид U.f(x„y)cos2t< со51ИОС+Ч (х1у) + Kr), где 0 - постоянная; Q - частота модуляции рассеянного электромагнитного поля;

w0 - частота электромагнитной волны генератора 22; f(x„y),Ч(х „у) - законы амплитудного и фазового распределения электромагнитного поля в области размещения переотражающих вибформула изобретения

Устройство для регистрации пространственного распределения электромагнитного поля, содержащее многоэлементную систему датчиков, приемную антенну опорного канала, подключенную к входу блока квадратурной обработки сигналов, выход которого

5 9301 раторов 6; r - расстояние от управляемого переотражающего вибратора 6 до приемной. антенны 9; Кь - дополнительный фазовый сдвиг, приобретаемый электромагнитным полем при его распространении от переотражающего вибратора 6 до приемной антенны 9.

Если многоэлементная система 1 датчиков не согласована со средой распространения электромагнитного 10 поля, то она будет также рассеивать анализируемое поле, и на вход приемной антенны 9 кроме модулированного сигнала будет воздействовать немодулированное фоновое колебание. 15

В результате этого воздействия на выходе приемной антенны 9 появляется сигнал 0@. cos (wpt 4 Ч ), который используется в качестве опорного при получении голограмм.

Однако наличие фонового сигнала не позволяет осуществить независимую регистрацию чисто амплитудного распределения электромагнитного поля. 25

Для независимой регистрации комплексно-сопряженных голограмм и амплитудного распределения электромагнитного поля в устройстве формируется искусственная опорная волна. Для это- 3О

ro с помощью приемной антенны 2 устанавливается часть немодулированного электромагнитного поля, излученного антенной 23 или отраженного от обьекта 24.

Сигналы с выходов приемных антенн

2 и 9 поступают в блок квадратурной обработки, где каждый иэ них расщепляется на два. Затем один иэ расщепленных опорных сигналов расщепителем 4О

12 преобразуется в ортогональный другому с помощью фазовращателя 14.

С выходов расщепителя 13 снимаются си гналы

01=0 =C „° (Uf (x„y) ° соэяс cosPw

+ Ч (х-)у) + 1 ).)> Оф «s (wpt+

U0 - CtjUg. cot (wgtt ttg и Up = С 00 cos(wpt).Ч + )

Для устранения влияния фонового сигнала на качество получаемых голо- . грамм сигналы O и 0, O „ и Up перемножаются в перемножителях 15 и 16.

При квадратичной характеристике перемножителей 15 и 16 напряжения

Uz u U на выходах селекторов 17 и

18, осуществляющих селекцию сигна59 6 . лов с перемножителей 15 и 16 на час тоте модуляции-Я, равны

UZ = С О, Ш(х„у) соей«

«cos(9 (x„y) + К i -Vpl

U() = CgUo Uf(õ„ó) «st<

« in(I (х1у) Ф К) î1.

Напряжения От и U),, представляющие собой две комплексно-сопряженные голограммы,. непосредственно с выходов селекторов 17 и 18 или после детектирования с помощью линейных или син- хронных детекторов подаются на индикатор 4, например электронный осциллограф, телевизионную систему.

Для регистрации распределения интенсивности анализируемого полл напряжения 0т и U)) возводятся в квадрат с помощью квадраторов 19 и 20, низкочастотные составляющие выходных сигналов которых суммируются. С выхода сумматора 21 сигнал E = const x

>f (õ„ó) подается на индикатор 4.

Синхронно со сканированием области анализа электромагнитного поля электронным коммутатором 5 осуществ" ляется двумерная развертка луча индикатора 4, так что видимое изображение на экране индикатора 4 адэкватно отображает распределение интенсивности электромагнитного полл или голограмму обьекта 24.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность регистрации. Это достигается уменьшением возмущающего воздействия на анализируемое электромагнитное поле благодаря уменьЩ ° tl шению в + раз количества электрических шин, связывающих датчики многоэлементной системы с управляющими выходами электронного коммутатора, а также благодаря тому, что в каждый ° момент времени TotlbKO один датчик многоэлементной системы работает в режиме резонанса, а остальные датчики - в режиме холостого хода и слабо возмущают анализируемое электромагнитное поле.

930159 соединен с индикатором, а также электронный коммутатор, подключенный к развертке индикатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, многоэлементная система датчиков выполнена в виде переотражающих вибраторов резонансной длины, размещенных на приемной стороне поглощающей подложки и соединенных с нелинейными сопротивлениями, to например, полупроводниковыми диодами, перед приемной стороной поглощающей подложки установлена введенная дополнительная приемная антенна, которая .подключена к второму входу блока квадратурной обработки сигналов, при этом нелинейные сопротивления подключены к управляющим выходам электронного коммутатора, число которых равно сумме количества строк и столбцов многоэлементной системы датчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Ю 2017490, кл. G 02 В 27/00; опублик. 1971 (прототип).

930159

Составитель А. Кузнецов

Редактор В, Лазаренко Техред Л. Пекарь

Корректор В. Синицкая

Тираж 719 Под пи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3459/57

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4