Устройство для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повышение разрешающей способности и чувствительности. Для достижения цели вводится тонкая пленка 2 из электрострикционного или магнитострикционного материала. Она расположена на одной из поверхностей микрополосковой линии 1, к боковым торцам которой подсоединены электроакустические преобразователи (ЭАП) 5 и 6. К ЭАП 5 подключен г-р 7 электромагнитных колебаний, а к ЭАП 6 - фазовый детектор 8, подключенный к индикатору 9 и связанный с ЭАП 5 через аттенюатор 10 и фазовращатель 11. Генератор 12 электромагнитных колебаний соединен с микрополосковой линией 1, 1 ил. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1374150 А 1 (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4108996/24-09 (22) 19.08.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского и Саратовский филиал Института радиотехники и электроники АН СССР (72) Б. Д. Зайцев, В. Ю. Калинин, Ю. Ф. Висюлькин, Н. И. Сницын и И. А. Бородина (53) 621.317.37(088.8) (56) Полосковые линии и устройство сверхвысоких частот/ Под ред.

В. И. Седых. Харьков: Высшая школа, 1974, с. 94-95.

Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах. М., 1963, 333-337. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ PAC ПРЕДЕЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МИКРОПОЛОСКОВОЙ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повышение разрешающей способности и чувствительности. Для достижения цели вводится тонкая пленка 2 из электрострикционного или магнито" стрикционного материала. Она расположена на одной из поверхностей микрополосковой линии 1, к боковым торцам которой подсоединены электроакустические преобразователи (ЭАП) 5 и

6. К ЭАП 5 подключен г-р 7 электромагнитных колебаний, а к ЭАП 6фазовый детектор 8, подключенный к Й индикатору 9 и связанный с 3AII 5 че- ур

pcs аттенюатор 10 и фазовращатель

11. Генератор 12 электромагнитных колебаний соединен с микрополосковой линией 1. 1 ил.

1374150

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения пространственных и временных характеристик импульсных электрических или магнитных полей в микрополосковых линиях (МПЛ) и, в особенности, в нерегулярных, а также в связанных линиях.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и чувствитель" ности.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии.

На поверхность исследуемой микрополосковой линии 1 в исследуемой области (над или под металлическими электродами) нанесена тонкая пленка

2, изготовленная из электрострикционного или магнитострикционного ма1 териала. К боковым торцам микрополос ковой линии 1 присоединены с помо- д щью, например, эпоксидного клея первый и второй электроакустические преобразователи, состоящие из пьезоэлектрических пластин 3 и 4 с выполнейными на их поверхности встречно-штыревыми электроакустическими преобразователями 5 и 6. К первому электроакустическому преобразователю подключен второй генератор 7 электромагнитных колебаний, а к второму. электроакустическому преобразователю - фазовый детектор 8, подключен ный к индикатору 9 и связанный с первым электроакустическим преобразователем через аттенюатор 10 и фазовращатель 11. Первый генератор электромагнитных колебаний 12 соединен с входом микрополосковой.линии 2, Устройство для измерения распределения. импульсного электромагнитного поля в микрополосковой линии работает следующим образом.

Генератор 7 электромагнитных колебаний возбуждает поверхностную акустическую волну в диэлектрической подложке микрополосковой линии, на .поверхность которой нанесена тонкая пленка 2. Воздействие импульса электромагнитного поля, распространяющегося в микрополосковой линии 1, приводит к изменению эффективных модулей упругости тонкой пленки 2 за счет электрострикционного или магнитострикционного эффектов, что ведет к изменению скорости поверхностной акустической волны, а следовательно, и к изменению ее фазы в сравнении с опорным сигналом, проходящим через аттенюатор и фазовра" щатель. Это изменение пропорционально квадрату напряженности электрического или магнитного поля. При этом в зависимости от длины области взаимодействия (т.е. в зависимости от длины тонкой пленки 2 в направ" лении распространения поверхностной акустической волны) в фазе прошедшего акустического сигнала содержится информация либо о пространственном, либо о временном распределении электромагнитного поля измеряемого импульса. Сигналы с обоих плеч установки, смешиваясь, поступают на.фазовый детектор 8. Таким образом, сигнал на выходе фазового детектора 8, развернутый во време" ни в соответствующем масштабе (например, с помощью осциллографа), полностью соответствует пространственному или временному распределению измеряемой компоненты электромагнитного импульса, распространяющегося в микрополосковой линии 1.

Аттенюатор 10 и фазовращатель 11 необходимы для выставления нулевой амплитуды и фазы сигнала на выходе фазового детектора в отсутствие электромагнитного поля и микрополосковой линии 1.

Поведение полосковой акустической волны, прошедшей область (О, L), на которую в течение времени (О, Т ) действует электромагнитное поле, приводящее к изменению модуля упругости, описывается выражением

U(x„t) = U,cos (Кх- ut) т 1

--- 1 dt 6 (t-t ) ЬС (t ) dx » » о » 1

I (4С, г о

«ЬС„(х ) d (õ-x -V, (t-t )j sin(kx.-ы ), (1) где U cos (kx-vt) — плоская акустическая волна, подходящая к области взаимодействия;

e(t) — функция Хэвисайда; с (х)- d " функция Дирака;

1374150

ыЬ лЧ

d4= (— )

V V (6) для ЧрT ((1 < L u д = -i.Т Ч/V, (5) ВНИИПИ Заказ 570/41

Тираж 772 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

С „— лево змущенна я упругая постоянная; дС,(х), 6С (й.) — пространственная и временная

5 части возмущенной упругой постоянной.

Выполнив интегрирование в формуле (1) и проведя преобразование, можно получить

U(x,t) U,cos(kx- u + (х,t)), (2) 15 где ! ц(х,с)- — - - ьс,(х-v,с)1 ь с,(t )de (3) L 20

М(х,t) - — — -4 С (т-х/V,) ) вС, (х )dx о (4) для случая Ь/V сс ". (Т, где 1 - характерный размер прост- 25 ранственной неоднородности;

Ф вЂ” характерное время изменения возмущенного модуля упругости. 30

Последние формулы показывают, что плоская акустическая волна, прошедшая область взаимодействия, оказывается промодулированной по фазе, которая пропорциональна либо простФ

3 ранственной, либо временной характеристикам возмущенного модуля упругости, которые однозначно связаны с соответствующими характеристиками электромагнитного поля, Таким образом, показания фазового детектора, определяют указанные характеристики электромагнитных полей, приводящих к изменению модуля упругости, Аналогичные соотношения можно получить и для поверхностей акустической вол45 ны °

При измерении пространственного распределения электромагнитного поля sa время Т действия импульса, приводящего к изменению скорости поверхностной акустической волны, она смещается на расстояние ЧТ(< L, а фаза изменяется на величину где Ч вЂ” скорость акустической волны; йЧ - изменение этой скорости.

При измерении временного распределения электромагнитного поля должно выполняться соотношение VT » Ь и формула для фазового сдвига приобретает вид

Измеренные значения фазовых сдвигов поверхностной акустической волны для случаев (5) или (6) определяются возмущенными упругими постоянными, которые определяются значением измеряемых электрической или магнитной составляющей электромагнитного поля °

Формула изобретения

Устройство для измерения распределения импульсного электромагнитного поля в микрополосковой ликии, содержащее первый генератор электромагнитных колебаний, соединенный с входом микрополосковой линии, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и чувствительности, введена тонкая пленка из электрострикционного или магнитострикционного материала, расположенная на одной из поверхностей микрополосковой линии, к боковым торцам которой подсоединены введенные первый и второй электроакустические преобразователи, причем первый выход введенного второго Генератора электромагнитных колебаний соединен с первым электроакустическим преобразователем, а второй его выход соединен последовательно с аттенюатором, фазовращателем и первым входом фазбвого детек. тора, второй вход которого соединен с вторым электроакустическим преобразователем, выход которого соединен с индикатором, причем тонкая пленка из электрострикционного или магнитострикционного материала расположена между первым и вторым электроакустическими преобразователями,