ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 298
Скачиваний: 27
для измерения полей в свободном пространстве и закрытых объемах. Весь динамический диапазон (30 ... 49 дБ) перекрывается использо ванием аттенюаторов и сменных антенн с разной эффективной по верхностью. Несмотря па большую массу измерителя мощности (около 10 кг), прибор удобен в работе, хотя требует большого времени для пространственной и поляризационной наводки антенны
излучателя и |
отсчета показаний. |
Основные |
|
особенности |
работы |
|||||||||
|
|
|
с прибором ПО-1 будут даны ниже |
|||||||||||
|
|
|
(п. 6.2.2). |
|
Здесь |
мы |
коснемся |
|||||||
|
|
|
лишь принципов его работы. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Прибор ПО-1 является основ |
|||||||||
|
|
|
ным измерительным прибором, при |
|||||||||||
|
|
|
меняемым |
в |
настоящее |
время в |
||||||||
|
|
|
СССР для радиогигиены [23] *. По |
|||||||||||
|
|
|
принципу действия он представля |
|||||||||||
|
|
|
ет собой комбинацию термисторио- |
|||||||||||
|
|
|
го измерителя |
мощности и измери |
||||||||||
|
|
|
тельной антенны (антенны, у ко |
|||||||||||
Рис. 6.1.2. Измеритель плотно |
торой эффективная площадь из |
|||||||||||||
вестна |
с |
гарантированной |
точ |
|||||||||||
сти мощности |
3-см |
диапазона. |
ностью). Измерение ППМ |
состоит |
||||||||||
|
|
|
в том, |
что |
измеряется |
мощность |
||||||||
|
|
|
СВЧ на выходе антенны, а ППМ |
|||||||||||
|
|
|
вычисляется как отношение мощ |
|||||||||||
|
|
|
ности к эффективной площади |
ан |
||||||||||
|
|
|
тенны. Прибор ПО-1 перекрывает |
|||||||||||
|
|
|
большой |
диапазон частот (см. |
||||||||||
|
|
|
табл. |
6.1.1), поэтому он комплекту |
||||||||||
|
|
|
ется пятью термисторными голов |
|||||||||||
|
|
|
ками |
и |
одиннадцатью |
антеннами, |
||||||||
|
|
|
а также комплектом |
аттенюаторов |
||||||||||
|
|
|
для |
|
расширения |
динамического |
||||||||
|
|
|
диапазона. |
В |
том случае, если при |
|||||||||
|
|
|
бор |
предназначается |
для |
|
работы |
|||||||
|
|
|
в более узком диапазоне частот, |
|||||||||||
|
|
|
количество |
термисторных |
|
головок, |
||||||||
|
|
|
антенн и аттенюаторов соответ |
|||||||||||
|
|
|
ственно уменьшается. В диапазоне |
|||||||||||
|
|
|
частот от 150 до 1800 МГц исполь |
|||||||||||
|
|
|
зуются две логопериодические ан |
|||||||||||
|
|
|
тенны, в остальной части диапазо |
|||||||||||
|
|
|
на — рупорные |
антенны. Антенны |
||||||||||
|
|
|
и термисторные головки устанавли |
|||||||||||
|
|
|
ваются на |
поворотном |
устройстве |
|||||||||
Рис. 6.1.3. Отечественный изме |
на треноге, |
что позволяет наводить |
||||||||||||
антенну |
на |
источник |
излучения. |
|||||||||||
ритель плотности |
мощности |
|
Как |
следует из |
таблицы, |
точ |
||||||||
ПО-1. |
|
|
ность |
прибора |
ПО-1 |
достаточно |
||||||||
* В самое последнее время пашей промышленностью выпущена модификация ПО-1— прибор ПЗ-9, более легкий и широкополосный измеритель поля. В нем, в частности, применимы широкополосные антенны (разработка Л. П. Лука), мост с использованием всего лишь одного стрелочного прибора и ряд других новшеств.
208
Б
а<
>>
fr-
га
Он
га
Б
Б
га
9S
о
a
о
о
гг*
Я
а
н)
0
г
S
о
0
г)
н
ЕС
Я
2
а«
н
4) S
га
а
га
С
а
и
CJ
и
ь
2
gë
« ГЕ
&
н
А
1
С-»
X
іО
“
юс\і сг
оо
5»S
шо
2 «
£* а>
|& £ у
к §
Я
и
U {Q
с*
a
га
С
cr Ct
оо 5?
О
a:
I I I I
|
й § |
|
О |
Кр _ |
|
«g£ |
||
О |
Ч |
X . |
~ б* : |
||
* |
I5 |
О _ |
о |
s- |
|
LOо кЛ ч* -
Ю |
н |
О. |
|
|
|
. |
|
л |
< |
|
|
|
|
|
|
et |
>5. |
S^ |
|
|
|
ительно |
|
+1 |
со |
а: 1 |
|
|
|
|
|
|
К Й: |
|
|
|
|
|
|
|
о. |
о |
|
|
|
Пррдполож |
|
|
Cl |
(3S |
Ü ^ |
|
|||
|
і |
§ |
I |
! |
I |
|
I |
|
I |
" |
g |
|
|||
|
и |
ч a |
|
s |
|
|
|
>> H и |
s |
|
|
|
|
|
|
14—393 |
209 |
йЫсока и обеспечивает все виды работ в области радиогйгйеньі, однако инерционность измерителя, громоздкость и большая масса всего комплекта весьма затрудняют его использование в полевых условиях при измерениях полей современных средств.
Успехи, достигнутые в технике интенсиметрии СВЧ за послед ние 15 лет, позволяют считать, что сейчас практически в любой си туации можно оценить опасность воздействия СВЧ поля и принять необходимые мерь; для ее устранения.
Между тем, рост требований практики выявляет ошибки, допу щенные при конструировании интенспметров-первенцев, заставляет искать новые технические решения. Например, прибору ПО-1 прису щи некоторые недостатки: большая инерционность (из-за исполь зования термисторных детекторов и, главное, электромеханических показывающих приборов), невозможность проводить измерения вблизи металлических предметов из-за использования полуволновых
антенн, трудность баланса моста, значительная масса; прямой |
||
отсчет, предусмотренный в приборе, по ряду причин фактически не |
||
применяется. |
Принципы детектирования СВЧ энергии. Параллельно с со |
|
6.1.3. |
||
вершенствованием техники интенсиметрии продолжался поиск .новых |
||
путей приема |
и регистрации СВЧ поля. |
Один из «их заключается |
в исследовании эффектов взаимодействия |
электромагнитного поля |
|
с веществом, |
которые могут быть использованы в датчиках безантеп- |
|
ных радиометров.
Такие датчики предлагалось -строить в виде объемов с инертным газом (неон и др.), пленочных болометров и термопар и т. п. Неко торые характерные данные исследований датчиков электромагнитных воли приведены в табл. 6.1.2. Полученные результаты показали, что выявленные эффекты либо мало изучены (как, например, взаимо действие с жидкими монокристаллами, изменение светополяризацион ных свойств веществ), либо выражены слабо: (взаимодействие с ферритами), либо условия их проявления реализовать в мало
габаритных |
приборах |
технически трудно |
(например, |
эффект |
Холла |
|
и др.). Не |
оправдались надежды |
на создание на |
основе |
таких |
||
эффектов датчиков, |
обладающих |
высокой |
пространственной, |
поля |
||
ризационной и частотной изотропностью. Как правило, датчики вклю чаются в цепь системой проводов, создающих общую высокую ани зотропию и искажающих конечный результат.
В одном из типичных экспериментов для измерения температуры нагрева «черного шара» — шарика, наполненного соответствующим радиопоглощающим веществом, использованы шесть отводов, кото рые, как считают сами авторы [151], радикально меняют условия абсорбции поля. Исключение здесь могут составить, пожалуй, дат чики с бесконтактным съемом данных, например, основанные на эффектах изменения поляризационных свойств кристаллов. Но такие эффекты находятся еще в стадии начального изучения. Частотная зависимость датчиков с использованием «черного шара» появляется, нс только из-за влияния проводов, высокой радиоконтрастности и конечных размеров датчиков на частотах, близких или кратных к частоте несущей, но также из-за влияния конечной длины про водов.
Особые надежды возлагаются на тепловые эффекты, возникаю щие в тонких пленках под воздействием поглощенной СВЧ мощности [7]. Многие из результатов исследований в этой области сейчас
успешно используются в волноводной технике для измерения боль ших мощностей. Между тем, минимум две особенности ограничивают возможность широкого использования болометрических пленок и пленочных термопар в радиометрии СВЧ полей: необходимость вы сокой теплорадиацпонной защиты от внешних тепловых воздействий и относительно высокая постоянная времени пленок, которая нахо дится в пределах долей миллисекунды и более. Кроме того, как уже говорилось, изотропные свойства исследованных датчиков недоста точны (даже в пределах полусферы).
Таким образом, пока единственным видимым путем реализации современных требований к иитенсиметрической аппаратуре остается конструирование антенных систем с разделением функций приема, детектирования, усиления и регистрации сигналов.
Примером такого интенсиметра, как мы видели, яв ляется измеритель поля ПО-1 и другие приборы (см. табл. 6.1 .1 ), применяемые в интенсиметрии полей био логически опасных уровней. Основные недостатки этих приборов, обусловленные инерционностью и малой чув ствительностью использованных детекторов (термисторов и болометров) мы рассмотрели выше. Следует отметить, что аппаратура, как правило, сконструирована весьма тщательно, с максимальным использованием всех техни ческих возможностей своего времени (например, коэф фициент стоячей волны в тракте высокой частоты интен симетра ПО-1 допускается не выше 1,5 ... 2), поэтому отмеченные недостатки можно считать следствием при мененного принципа измерения.
Единственным чувствительным элементом, пригод ным для использования в малоинерционной радиомет рической аппаратуре, оказались полупроводниковые де текторы, осуществляющие непосредственное преобразо вание СВЧ энергии в постоянный ток, однако и они не пригодны там, где принципиально необходимо усредне ние сигналов в большом динамическом диапазоне; в этом случае целесообразно применять термопары, луч
ше всего с раздельным нагреванием и съемом |
(о таких |
|
приборах вкратце будет сказано ниже, в п. 6.1 .6). |
||
Идея использования |
полупроводниковых |
приборов |
в интенсиметрии ВЧ и |
СВЧ разрабатывается очень |
|
давно [172, 174]. Полупроводниковые диоды обладают высокой чувствительностью и малой инерционностью, в нашем случае, как правило, даже полностью не реали зуемыми. Коэффициент передачи современных диодных детекторов составляет (по мощности) 10 4... 10 2, ча стотный диапазон диодов часто определяется только
14* |
211 |