Файл: Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека.pdf

Т а б л и ц а 6.1.4

вании же диодно-емкостной ячейки в безламповых ма­ логабаритных устройствах ее постоянную заряда не удается сделать менее ІО-4. .. 10~5 с, поэтому в них гра- • яичную полосу усилителей можно выбирать не выше 10 ... 100 кГц. Если исходить из чувствительности детек­ тора порядка 0,2 мВ/мкВт, начального затухания атте­ нюатора 10 дБ и эффективной площади зонда 2 см2, чув­ ствительность усилителя для минимальной (средней) ППМ 1 мкВт/см2 должна составлять: по напряжению

относят к усилителям постоянного тока средней чувст­ вительности [111], и их конструирование не представляет особой трудности.

При конструировании УПТ для работы в схемах из­ мерителей поля, использующих термопреобразователи

230

более жесткие требования в отношении чувствительно­ сти: она должна быть на один-два порядка выше, чем в УПТ измерителей поля с полупроводниковыми диода­ ми. Такие усилители удается конструировать только с предварительной модуляцией сигнала на входе усили­ теля после термопреобразователя.

Для инерционных термопреобразователей (с постоян­ ной времени единицы секунд) можно использовать обыч­ ную схему усилителя е периодическим преобразованием

Для получения чувствительности по постоянному току порядка единиц микровольт (соответственно на СВЧ де­ сятков микроватт) используют балансные диодные или транзисторные модуляторы. Для повышения чувстви­ тельности и стабильности усиления приходится приме­ нять обычные меры теплового выравнивания элементов схемы модулятора, а в некоторых случаях разрабатывать оптические или малоинерционные механические прерыва­ тели.

Общим недостатком таких УПТ является узкая поло­ са частот — ниже частоты модуляции (это не позволяет применять их для работы с малоинерционными термо­ датчиками) ; относительно недавно [6,62] найден способ уменьшения этого существенного недостатка. Он заклю­ чается в том, что используется не один, а два канала усиления и «двухсторонний» преобразователь: за период частоты прерывания сигнал попеременно подается на входы каналов и синхронно снимается с их выходов. Однако это требует увеличения вдвое элементов усиле­ ния (соответственно и габаритов, и энергии питания); кроме того, в момент коммутации сигналов на выходе появляются биполярные импульсы напряжения, что за­ ставляет применять для индикации либо осциллограф, либо усредняющий микроамперметр (ненужное инерци­ онное звено).

Для широкополосного усиления сигналов, форму ко­ торых сохранять нет необходимости (а именно такой вариант мы имеем в нашем случае), можно применить манипуляцию сигнала со скважностью, близкой к едини­ це, и индикацию сигнала на выходе видеоусилителя по пиковому уровню. Подобные системы, работающие с мо­ дуляторами СВЧ, описаны выше (в п. 6.1.4). Рассмот­ рим вкратце работу этих систем на низких частотах.

231

Нижняя граничная частота видеоусилителя (ВУС) fBусн выбирается несколько ниже частоты модуляции

(FM), верхняя (fByc в) — полностью определяется верх­

ней частотой усиливаемого сигнала /ев. Время выклю­ чения сигнала Дыкл= 1/(3 .. . 5) /ВУс в, скважность qM

выбирается равной 1,1 ...1,3 . Для уяснения принципа действия усилителя рассмотрим основные режимы его работы:

1./вусв > /св > ^ м . Обычная работа внутреннего уси

лителя; модулятор практически не мешает процессу фик­ сации амплитуды сигнала индикатором.

2. /с в < /гм. Именно для работы в этом режиме и при­

Гп>1//Д . При значениях допустимого запаздывания мо­ мента отсчета (наблюдения) tn= Ta= 0,2 ... 0,5 с частота модуляции обычно выбирается равной 50...100 Гц. Та­ ким образом, за время ta— 0,2 ... 0,5 с индикатором пико­ вого уровня будет зафиксировано наибольшее из 10...

... 50 значений амплитуды сигнала. Для fc~ F M сниже­ ние чувствительности системы возможно только при по­ стоянном попадании сигнала в короткие паузы, когда вход видеоусилителя отключен. Это возможно при со­ блюдении условия длительной синхронности и синфазности усиливаемого сигнала и модуляции. Имея в виду, что в общем случае они друг от друга не зависимы, это условие можно считать практически не выполнимым, а вероятность появления ошибки по этой причине очень малой; она оценивается величиной

В усилителях измерителей поля можно применять как обычные «линейные» усилители, так и усилители

слогарифмированием амплитудной характеристики [25].

Впервом случае для повышения шкального динамиче­

ского диапазона (более 8 ... 10 дБ) приходится приме­ нять источники питания с высоким напряжением (9. ..

. . .24 В вместо обычных 4. . . 6В), либо выводы от про­ межуточных каскадов усилителя и специальные регист­ раторы, обычно с индикацией сигнала по пиковому уровню.

232

ГІиковые регистраторы. Уровень ППМ, измеренный с помощью СВЧ интенсиметров, может быть зарегист­ рирован дискретными или аналоговыми устройствами.

Аналоговая индикация на пиковых детекторах с при­ менением стрелочных индикаторов (рис. 6.1.11,а) удоб­ на для наблюдения, особенно в момент поиска макси­ мума при облучении антенны интенсиметра медленно­ нестационарными полями. Схемы регистраторов с диод­ но-емкостной ячейкой относительно просты (82], однако им присущи некоторые недостатки, ограничивающие их

запоминания

напряжения

а

d-*

АмплитудВизуальные ные индикаторы

дискриминаторы

Рис. 6.1.11. Схемы пиковой регистрации, применяемые в интенсиметрах СВЧ.

использование в интенеиметрической аппаратуре: труд­ ность регистрации простыми схемными методами пико­ вого напряжения одиночных импульсов в интервале дли­ тельностей ІО“3 е и ниже при запоминании на 1 .. .2 с (воемя запоминания ограничивается здесь не столько временем визуального отсчета, сколько инерционностью стрелочных приборов); малый динамический диапазон (шкальный ДД ограничивается отношением напряжения источника питания к минимальному выходному напря­ жению, при котором обеспечивается работа запоминаю­ щей ячейки; для обычных диодов это напряжение равно 0,5 . .. 4 В); необходимость применения стрелочных по­ казывающих приборов и связанные с этим эксплуатаци­ онные заботы: необходимость оберегать прибор от тряс-

2 3 3

235