Датчик электромагнитного излучения
Датчик электромагнитного излучения предназначен для измерения интенсивности электромагнитного излучения и позволяет повысить точность измерения за счет расширения динамического диапазона датчика и улучшения его чувствительности. Датчик содержит размещенные последовательно в экранирующем корпусе 1 фокусирующую диэлектрическую линзу 2, приемный антенный преобразователь напряжения 4 и поглотитель электромагнитной энергии 6. Выходы преобразователя напряжения 4 соединены линией связи 7 с выходным разъемом 8 датчика. Преобразователь напряжения включает симметричные резистивные вибраторы 9 и 10, между которыми включен низкобарьерный детектирующий диод 11, параллельно которому включена фильтрующая цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора 12 и емкости 13. Конструктивно приемный антенный преобразователь напряжения выполнен в виде единой микросборки, что повышает удобство монтажа датчика электромагнитного излучения. Резистивные вибраторы 9 и 10 имеют плавный переход с широкого участка на узкий, что позволяет получить достаточно стабильный уровень продетектированного сигнала. Для уменьшения коэффициента отражения поглотитель 6 выполнен клинообразной формы. 3 з.п.ф., 2 ил.
Полезная модель относится к технике антенных измерений и может быть использована для измерения интенсивности электромагнитного излучения в широком диапазоне рабочих частот.
Известен датчик электромагнитного излучения (патент RU №2188434), содержащий антенну, между вибраторами которой включен преобразователь напряжения, соединенный выходом через линию связи с индикатором напряжения. Преобразователь напряжения включает две параллельные цепочки из последовательно включенных в обратной полярности детектирующего диода и корректирующего конденсатора, между точками соединения которых включен согласующий диод в качестве нагрузки.
Недостатком такой схемы является разный уровень высокочастотных и сверхвысокочастотных токов, "втекающих" в детектирующие диоды со стороны вибратора, к которому подсоединены емкости, что приводит к низким изотропным характеристикам, то есть уровень детектируемых токов с парных концов вибратора разный. Поэтому детектирующая схема является несимметричной, что снижает точность проводимых измерений. Кроме того, данная схема работает в нешироком диапазоне частот.
Наиболее близкой является конструкция датчика электромагнитного излучения по авторскому свидетельству №1732295, содержащая
последовательно размещенные решетку из резистивных цепочек тонкопленочных термопарных элементов и поглотитель электромагнитной энергии, в которой для расширения диапазона рабочих частот введена фокусирующая диэлектрическая линза, установленная перед решеткой из термопарных элементов. Недостатком такой конструкции датчика электромагнитного излучения является сравнительно низкая чувствительность и малый динамический диапазон.
Полезной моделью решается задача расширения динамического диапазона датчика электромагнитного излучения и улучшение его чувствительности, что, в конечном итоге, повышает точность измерения электромагнитного излучения.
Решение технической задачи достигается тем, что в датчике электромагнитного излучения, содержащем последовательно размещенные в экранирующем корпусе фокусирующую диэлектрическую линзу, приемный антенный преобразователь напряжения, расположенный от диэлектрической линзы на фокусном расстоянии f в ее фокальной плоскости, и поглотитель электромагнитной энергии, при этом антенный преобразователь напряжения закреплен в диэлектрическом кольце и его выходы напряжения с помощью линии связи подсоединены к выходу (выходному разъему) датчика, антенный преобразователь напряжения содержит симметричные вибраторы из резистивного материала, между которыми включен низкобарьерный детекторный диод, параллельно которому включена фильтрующая цепочка из последовательно соединенных резистора и емкости.
Резистивные вибраторы имеют плавный переход с широкого участка на узкий, что позволило за счет стабильных значений проводимости широкого участка вибратора и емкости диода получить достаточно стабильный уровень продетектированного сигнала при заданном значении, напряженности электрического поля в сверхвысокочастотной части рабочего диапазона.
Антенный преобразователь напряжения (детектирующая секция и вибраторы) выполнен в виде единой микросборки, что повышает удобство компоновки (сборки) конструкции датчика.
Для уменьшения коэффициента отражения поглотителя он выполнен клинообразной формы.
На рисунках представлена конструкция датчика электромагнитного излучения: на фиг.1 - общая схема конструкции; на фиг.2 - микросборка антенного преобразователя напряжения.
Датчик электромагнитного излучения содержит (фиг.1) последовательно размещенные в экранирующем корпусе 1 фокусирующую диэлектрическую линзу 2, закрепленную в диэлектрическом кольце 3, приемный антенный преобразователь напряжения 4, закрепленный в диэлектрическом кольце 5, и поглотитель электромагнитной энергии 6. Выходы преобразователя напряжения 4 соединены линией связи 7 с выходным разъемом 8 датчика. Диэлектрическая линза 2 с помощью диэлектрического кольца вмонтирована в корпус 1.
Антенный преобразователь напряжения 4 включает (фиг.2) симметричные вибраторы 9 и 10, нанесенные на поверхность тонкопленочного диэлектрического основания напылением в виде узких полосок из резистивного материала, между которыми включен низкобарьерный детекторный диод 11, параллельно которому включена фильтрующая цепь из последовательно соединенных резисторов 12 и емкости 13. Резистивные плоские вибраторы 9, 10 выполнены сплавным переходом от широкого участка на узкий.
Таким образом, схема детектирования переменного сигнала состоит из пары резистивных вибраторов 9 и 10, в разрыв которых включены диод 11, и цепь, состоящая из последовательно включенных резисторов 12 и емкости 13. Продетектированное постоянное напряжение снимается с емкости 13 через контактные площадки 14 и линией связи 7 подается на выходной разъем 8. Линия связи 7 выполнена в виде полос из резистивного материала.
В качестве детектирующего диода использован низкобарьерный арсенидо-галлиевый диод с барьером Шоттки типа ЯНТИ. 432119.001 (разработка ННИИПИ "Кварц") с малой паразитной емкостью.
Конструктивно приемный антенный преобразователь напряжения (диод 11, резисторы 12, емкость 13 и вибраторы 9, 10) выполнены в виде единой микросборки, что повышает удобство монтажа датчика электромагнитного излучения.
Поглотитель 8 поглощает падающую электромагнитную волну, проходящую сквозь детектирующий диод 11, что снижает переотражения
между линзой 2 и антенным преобразователем напряжения 4 и ослабляет отраженные сигналы от корпуса 1.
Устройство работает следующим образом. При помещении датчика в электромагнитное поле поток. электромагнитного излучения концентрируется диэлектрической линзой 2 на вибраторы 9, 10 антенного преобразователя напряжения. Воздействуя на резистивные вибраторы Е - компоненты поля электромагнитной волны, в зазоре между этими вибраторами протекает переменный высокочастотный или сверхвысокочастотный ток. С линии связи 7 продетектированный сигнал постоянного тока регистрируется измерительным устройством (на чертеже не показан). Динамический диапазон такого датчика определяется параметрами диода 11, который обладает большим динамическим диапазоном. Диапазон рабочих частот датчика определяется параметрами линзы 2 (выбор ее размеров аналогичен прототипу) и детектирующего диода 11, поэтому его коэффициент преобразования не зависит от частоты принимаемого электромагнитного излучения, а перекрываемый диапазон частот составляет 37,5-178,4 ГГц. Чувствительность такой конструкции датчика электромагнитного излучения, работающего в широком и высокочастотном диапазоне, выше по сравнению с прототипом за счет того, что диэлектрическая линза, фокусируя измеряемое электромагнитное излучение на резистивные вибраторы, увеличивает плотность потока электромагнитной энергии, которая потом и преобразуется диодом с большей величиной выходного напряжения.
1. Датчик электромагнитного излучения, содержащий последовательно размещенные в экранирующем корпусе фокусирующую диэлектрическую линзу, антенный преобразователь напряжения, расположенный от диэлектрической линзы на фокусном расстоянии и в ее фокальной плоскости, и поглотитель электромагнитной энергии, при этом антенный преобразователь напряжения закреплен в диэлектрическом кольце и его выходы напряжения являются выходом датчика, отличающийся тем, что антенный преобразователь напряжения включает нанесенные на диэлектрическое кольцо симметричные вибраторы из резистивного материала, между которыми включен низкобарьерный детекторный диод, параллельно которому включена фильтрующая цепочка из последовательно соединенных резистора и емкости.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что резистивные вибраторы имеют плавный переход с широкого участка на узкий.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что поглотитель выполнен клинообразной формы.
4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что антенный преобразователь напряжения выполнен в виде микросборки.
