Переносний пристрій для вимірювання коефіцієнта відбиття

Реферат: Переносний пристрій для вимірювання коефіцієнта відбиття містить блок живлення, модулятор, генератор на діодi Ганна, вентиль феритовий, P-i-n атенюатор понадвисоких частот (ПВЧ), антену, досліджуваний об'єкт "мішень", детектор приймача, підсилювач низької частоти, компаратор, індикатор коефіцієнта відображення/поглинання/проходження електромагнітних хвиль (ЕМХ) від/через "мішень". При цьому антена виконана у вигляді поєднаної рупорної приймально-передавальної антени. UA 115935 U (12) UA 115935 U UA 115935 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі радіотехніки понадвисоких частот (ПВЧ) і може бути використано в системах вимірювання електричних характеристик матеріалів (коефіцієнтів поглинання/відбиття/проходження для різних матеріалів). Найбільш близьким до пропонованого пристрою є пристрій для вимірювання коефіцієнта відбиття (КВ) об'єкта у вільному просторі (пат. RU, №1554594, G01R27/06, G01N22/00, опубл. 27.08.1995), який містить генератор ПВЧ, передавальну антену і приймальню антену, з'єднану з входом приймача, причому генератор ПВЧ з'єднаний з передавальною антеною через введений атенюатор з електричним керуванням, введені послідовно з'єднані джерело опорного напруги, регульований дільник напруги, блок порівняння і блок реєстрації, вхід якого, як і керуючий вхід атенюатора, підключений до виходу блока порівняння, при цьому вихід приймача з'єднаний з другим входом блока порівняння, а керуючий вхід регульованого дільника напруги приєднаний до виходу введеного датчика відстані. Недоліками найбільш близького аналогу є: громіздкість пристрою за рахунок використання двох рупорних антен, взаємного паразитного впливу електромагнітного поля передавальної рупорної антени на приймальну, що призводить до зниження робочого динамічного діапазону пристрою в цілому. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для вимірювання коефіцієнта відбиття шляхом мінімізації приймальної і передавальної антен в результаті їх злиття і збільшення розв'язки між приймальним і передавальним трактом, що дозволить зменшити габарити приймально-передавальної антени, а також зменшити розміри вимірюваних зразків - "мішеней" і розширити динамічний діапазон вимірюваних величин. Поставлена задача вирішується тим, що у переносному пристрої для вимірювання коефіцієнта відбиття, який містить блок живлення, модулятор, генератор на діодi Ганна, вентиль феритовий, P-i-n атенюатор ПВЧ, передавальну та приймальну антени, досліджуваний об'єкт "мішень", детектор приймача, підсилювач низької частоти, компаратор, індикатор коефіцієнта відображення/поглинання/проходження електромагнітних хвиль (ЕМХ) від/через "мішень", згідно з корисною моделлю, антена виконана у вигляді поєднаної рупорної приймально-передавальної антени. Такий однопозиційний прилад може також застосовуватися і при вимірах коефіцієнта відбиття від м'яких покриттів, що мають неплоску форму. Переносний пристрій представлено на кресленнях: фіг. 1 - структурна схема переносного пристрою для вимірювання коефіцієнта відбиття; фіг. 2 - фрагмент пристрою, а саме суміщені, поєднані рупорні антени. До складу переносного пристрою для вимірювання коефіцієнта відбиття входять (фіг. 1) блок 1 живлення, модулятор 2, генератор 3 на діодi Ганна, вентиль 4 феритовий, P-i-n атенюатор 5 ПВЧ, поєднана приймально-передавальна антена 6 рупорного типу, досліджуваний об'єкт "мішень" 7, детектор НВЧ 8 приймача, підсилювач 9 низької частоти, компаратор 10, індикатор 11 коефіцієнта відображення/поглинання/проходження ЕМХ від/через "мішені". Поєднані рупорні антени розділені металевою пластиною 16 з нанесеною на ній радіопоглинальною поверхнею, яка здійснює розв'язку ЕМХ мiж передавальною 14 и приймальною 15 частинами суміщеної антени, так само металева частина суміщеної антени переходить в діелектричний хвилевід 17, що дозволяє проводити вимірювання на фіксованій відстані і забезпечувати задовільний амплітудно-фазовий розподіл. Діелектричний хвилевід 17 характеризується властивістю само фільтрації, що означає, що по ньому поширюється тільки основна ЕМХ, дифракційні втрати для якої мінімальні, інші типи хвиль мають істотні втрати і фільтруються. Вихід передавальної частини, як і вхід приймальної частини пристрою здійснюються через прямокутнi хвилеводи 12 і 13, відповідно. Застосування об'єднаного приймально-передавального А (антенного)-тракту і автобалансу дає можливість швидко і зручно визначати коефіцієнт відбиття від твердих поверхонь, тому що вимірювальний прилад показує безпосереднє значення коефіцієнта відображення в децибелах і не вимагає постійного калібрування. Пристрій працює наступним чином. На фіг. 1 приведена структурна схема пристрою, що складається з блока 1 живлення, від якого живиться приймальна і через модулятор 2 передавальна частини пристрою. Модульований (1 кГц) ПВЧ сигнал, що генерується генератором 3 на діодi Ганна проходить через атенюатор 5 на електрично регульованому Ріn-діодi і подається через хвилевід 12 в передавальну частину 14 суміщеної антени 6 рупорного типу, звідки випромінюється в напрямку досліджуваної "мішені" 7. Відбитий від досліджуваної поверхні "мішені" 7 ПВЧ-сигнал надходить в приймальну частину 15 суміщеної рупорної антени 6, з якої по хвилеводу 13 надходить на 1 UA 115935 U 5 10 15 20 25 детектор 8, з якого далі надходить на підсилювач низької частоти (ПНЧ) 9. І далі надходить в пристрій порівняння - компаратор 10. Вихідний струм якого, що проходить через індикатор 11 коефіцієнта відображення/поглинання/проходження ЕМХ від/через "мішені", управляє атенюатором 5, що вносить необхідний рівень загасання ПВЧ-сигналу і дозволяє за рахунок такого негативного зворотного зв'язку (НЗЗ) зберігати автобаланс потужності сигналу пристрою. Показання ж струму на індикаторі 11, проградуюваному в одиницях КВ (дБ), є інформацією про коефіцієнт відбиття/поглинання/розсіювання на досліджуваному об'єкті "мішені" 7. Розв'язуючий пристрій, виконаний у вигляді феритового вентиля 4, використовується для того, щоб відбитий від "мішені" 7 сигнал не потрапляв в тракт генератора 3 передавальної частини пристрою і не вносив ВЧ-перешкоду, спроможну порушити його роботу. При автобаланснiй схемi пристрою (фiг. 1) на детектор НВЧ 8 в приймальному тракті надходить постійно однаковий сигнал незалежно від коефіцієнта відбиття досліджуваної поверхні "мішені" 7. Відносні вимірювання, проведені в одній робочій точці характеристики детектора 8 і ПНЧ 9, будуть мати більш високу точність, що підтверджується попередніми вимірами. Це відбувається тому, що сигнал приймального детектора 8 залишається постійним, що виключає похибку за рахунок неквадратичності його характеристики. Крім цього, використання автобалансної схеми істотно спрощує процес вимірювань, що складається тепер з юстирування приладу, калібрування і безпосереднього відліку за шкалою індикатора струму 11 атенюатора 5 ПВЧ, який проградуйований в одиницях коефіцієнта відбиття (дБ). Прилад може вимірювати КВ від малих об'єктів безпосередньо, прикладаючи їх до відкритого кінця діелектричного хвилеводу 17, так і розташовуючи пристрій на штативі на відстані 1-1,5 м від досліджуваної поверхні "мішені" 7 в разі її неоднорідності. Юстирування здійснюється по максимуму відбитого сигналу шляхом повороту пристрою уздовж вертикальної осі, зміною кута падіння. Калібрування пристрою полягає в установленні відомого загасання від еталонного (металевий лист з ідеально гладкою поверхнею) плоского відбивача ручкою "Уст. нуля". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Переносний пристрій для вимірювання коефіцієнта відбиття, який містить блок живлення, модулятор, генератор на діодi Ганна, вентиль феритовий, P-i-n атенюатор понадвисоких частот (ПВЧ), антену, досліджуваний об'єкт "мішень", детектор приймача, підсилювач низької частоти, компаратор, індикатор коефіцієнта відображення/поглинання/проходження електромагнітних хвиль (ЕМХ) від/через "мішень", який відрізняється тим, що антена виконана у вигляді поєднаної рупорної приймально-передавальної антени. 2 UA 115935 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3