Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.01.1975 75550 KI. 21e,29/14 MKP G01r 29/14 CZYTELNIA Urzedu Patero Twórcawynalazku: Tadeusz Morawski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Sposób wyznaczania wzglednego rozkladu pola elektrycznego w malostratnym, mikrofalowym obwodzie nierezonansowym Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania wzglednego rozkladu pola elektrycznego w malostrat¬ nym, mikrofalowym obwodzie nierezonansowym.Nierezonansowe obwody mikrofalowe, jak np. filtry, linie opózniajace, transformatory impedancji, transformatory rodzaju fal, sa na ogól zbudowane z odcinków linii przesylowych zawierajacych niejednorodnos¬ ci. Znajomosc rozkladu pola w takich obwodach pozwala okreslic szereg waznych parametrów np. wytrzy¬ malosc na przebicie, rozklad gestosci pradów w przewodach i niejednorodnosciach, parametry schematu zastepczego niejednorodnosci, wplyw ksztaltu niejednorodnosci na opornosc strat. W przypadku linii opózniaja¬ cych stosowanych do lamp o fali biezacej znajomosc rozkladu pola elektrycznego przy róznych czestotliwos¬ ciach pozwala na obliczenie charakterystyki fazowej linii oraz impedancji sprzezenia.Obecnie sa stosowane dwie metody wyznaczania rozkladu pola elektrycznego w obwodach nierezonanso- wych: metoda sondy i metoda perturbacji. Metoda sondy polega na przesuwaniu w badanym obszarze sondy, dolaczonej do detektora i miernika i obserwowaniu wskazan tego miernika. Umieszczenie sondy wewnatrz badanego obszaru znieksztalca rozklad pola mierzonego, wobec czego metoda sondy moze byc stosowana jedynie do przyblizonych pomiarów, glównie w poblizu scianki, ograniczajacej badany obszar.Metoda perturbacji polega na przesuwaniu w badanym obszarze malego elementu metalowego i obserwowa¬ niu malych zmian pewnych wybranych wielkosci, na przyklad — zmian czestotliwosci rezonansowej—jesli badany obwód ma charakter rezonansowy, lub zmian wspólczynnika fali stojacej na wejsciu obwodu —jeslijest to obwód dopasowany do linii pomiarowej. Tak wiec, w przypadku obwodu nierezonansowego mamy dwa wyjscia- albo utworzyc obwód rezonansowy, przez dodanie odpowiedniej powierzchni przewodzacej(co jest jednak niewygodne konstrukcyjnie, a poza tym nie mozna wówczas wyznaczac rozkladu pola przy dowolnej czestotliwosci), albo dopasowac badany obwód nierezonansowy do linii pomiarowej za pomoca regulowanego transformatora impedancji.Ta ostatnia mozliwosc wymaga posiadania odpowiedniego sprzetu (regulowanego transformatora impeda¬ ncji) a ponadto pojawic sie moga trudnosci w uzyskaniu dopasowania, gdy obwód badany jest malostratny.75 550 Celem wynalazku jest opracowanie szybkiej i prostej metody wyzuac/unia wzglednego rozkladu pola elektrycznego w malostratnych, mikrofalowych obwodach nierc/onansowych, umozliwiajacej wyznaczenie roz¬ kladu pola wewnatrz obszaru badanego, przy dowolnej czestotliwosci oraz przy pomocy prostego, typowego sprzetu.Wytyczony cel zostal zrealizowany zgodnie z wynalazkiem przez opracowanie sposobu wyznaczania wzglednego rozkladu pola elektrycznego w malostratnym, mikrofalowym obwodzie nierezonansowym. Opraco¬ wany sposób jest odmiana metody perturbacji. Sposób ten polega na tym, ze dolacza sie badany obwód do linii pomiarowej, której wejscie jest dolaczone do generatora, a nastepnie ustawia sie sonde linii pomiarowej w poblizu minimum fali stojacej i obserwuje sie wskazania miernika, dolaczonego do wyjscia detektora tej sondy, w funkcji polozenia malego, metalowego elementu zaburzajacego, przesuwanego wewnatrz obszaru badanego.Nastepnie oblicza sie wzgledny rozklad pola w tym obwodzie w sposób analityczny.Sposób wedlug wynalazku umozliwia wyznaczanie rozkladu pola elektrycznego wewnatrz obszaru badanego obwodu, a wiec nie ma wad wspomnianej metody sondy. Rozklad pola mozna wyznaczac przy dowolnej czestotliwosci — nie ma wiec niedogodnosci metody, polegajacej na tworzeniu rezonatora z badanego obwodu nierezonansowego.Pomiar odbywa sie przy uzyciu typowego sprzetu, nie ma potrzeby uzycia regulowanego transformatora impedancji, dopasowujacego badany obwód do linii pomiarowej.Przyklad sposobu wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym uwidoczniony jest generator G dolaczony na wejscie linii pomiarowej LP, zaopatrzonej w przesuwana sonde S z detektorem D i wskaznikiem W. Na wyjsciu linii pomiarowej LP dolaczony jest obwód badany OB zawierajacy wewnatrz przesuwany element zaburzajacy EZ, o takim ksztalcie, aby oddzialywal on glównie na pole elektryczne.Zaburzenie pola w obwodzie badanym powoduje zmiane wspólczynnika odbicia T na wejsciu obwodu proporcjonalna do kwadratu wartosci zaburzonego pola.(Ar) ^E2 (1) Zaburzeniu towarzyszy przesuniecie sie fali stojacej (A 1) wzdluz linii. Ze wzoru okreslajacego zaleznosc wspólczynnika V od wartosci A 1 : r(Al) =r(o)e-J20Al (2) wynika ze: (Ar) = [r(o)] •20A1 (3) Rozklad amplitud fali stojacej na linii dany jest wyrazeniem (w decybelach): G = 10 log (cos20Al + p2sin20Al) (4) gdzie: G — wskazanie wskaznika, p wspólczynnik fali stojacej, 0 - stala fazowa, Al - odleglosc od minimum.Dla Al ^ O w przyblizeniu: G^101og[l+(pj3Al)2] (5) Uwzgledniajac wzory (1) i (3) otrzymuje sie: pfiM =kE2 (6) G-10log[l+(kE)2]2 (7)# gdzie k — staly wspólczynnik.Analizujac zaleznosc (7) mozna dojsc do wniosku, ze wskazanie G w przedziale 2—5 dB zalezy prostolinio¬ wo od E2 z dokladnoscia okolo 2%. Dla wyznaczenia rozkladu pola nalezy ustawic sonde w poblizu minimum fali stojacej, tak aby poziom sygnalu byl o 2dB wiekszy niz w minimum, nastepnie nalezy dobrac rozmiary elementu zaburzajacego tak, by w czasie jego przemieszczania w badanym obszarze poziom sygnalu na wyjsciu sondy zmienial sie w przedziale 2-5 dB. Nastepnie przesuwa sie w badanym obszarze element zaburzajacy i mierzy sie zaleznosc wskazan miernika na wyjsciu sondy od polozenia elementu zaburzajacego.Wzgledny rozklad pola okresla sie ze wzoru: E(P) _ AG(P) Emax " AGmax ^ (8) gdzie E (P) - wartosc natezenia pola elektrycznego w punkcie P.75 550 3 AG(P) = Gp-G0 G (P) — poziom sygnalu (w decybelach) na wyjsciu sondy po umieszczeniu elementu zaburzajacego w punkcie P G0 — poziom sygnalu (w decybelach) na wyjsciu sondy, przed wlozeniem elementu zaburzajacego do badania obszaru Emax -AG max - maksymalne wartosci wielkosci E i A G. (9) PL PL