RU202440U1 - Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений - Google Patents
Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений Download PDFInfo
- Publication number
- RU202440U1 RU202440U1 RU2020121957U RU2020121957U RU202440U1 RU 202440 U1 RU202440 U1 RU 202440U1 RU 2020121957 U RU2020121957 U RU 2020121957U RU 2020121957 U RU2020121957 U RU 2020121957U RU 202440 U1 RU202440 U1 RU 202440U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- microcontroller
- antenna
- balanced modulator
- Prior art date
Links
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
Abstract
Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений предназначен для избирательного измерения параметров электромагнитного поля в отдельных частотных полосах в границах широкого диапазона частот от 30 МГц до 30 ГГц и оценки опасности каждой из контролируемых составляющих электромагнитного поля в этом диапазоне. Измеритель содержит экранированный корпус, плоскую печатную самокомплементарную антенну, высокочастотный антенный разъем, электромеханический блок коммутации, аттенюатор, усилитель, балансный модулятор, кварцевый генератор, активный трехполосный фильтр, логарифмический детектор широкого частотного диапазона, источник питания постоянного тока, микроконтроллер, встроенный в микроконтроллер аналого-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения, встроенный в микроконтроллер цифро-аналоговый преобразователь, сглаживающий фильтр, жидкокристаллический TFT-дисплей. Плоская печатная самокомплементарная антенна соединена с высокочастотным антенным разъемом, выходы которого расположены в экранированном корпусе и соединены с электромеханическим блоком коммутации, связанным с микроконтроллером через шину интерфейса UART и с первым входом балансного модулятора через аттенюатор и усилитель. Второй вход балансного модулятора соединен с кварцевым генератором, управляемым напряжением, подаваемым с цифро-аналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер, через сглаживающий фильтр. Выход балансного модулятора через трехполосный фильтр и логарифмический детектор связан с встроенным в микроконтроллер аналого-цифровым преобразователем, получаемым питание от источника опорного напряжения. С микроконтроллером также соединен жидкокристаллический TFT-дисплей через шину последовательного периферийного интерфейса SPI. При этом элементы измерителя, кроме плоской печатной самокомплементарной антенны, высокочастотного разъема и жидкокристаллического TFT-дисплея размещены в экранированном корпусе. Обеспечивается селективное измерение уровней электромагнитных излучений в отдельных частотных полосах в границах расширенного частотного диапазона от 30 МГц до 30 ГГц.
Description
Полезная модель относится к области контроля электромагнитной обстановки и может быть использована для селективного измерения параметров электромагнитного поля в отдельных частотных полосах в границах широкого диапазона частот от 30 МГц до 30 ГГц и оценки степени опасности каждой из контролируемых составляющих электромагнитного поля в этом диапазоне.
Учитывая, что электромагнитные излучения в частотном диапазоне от 30 МГц до 30 ГГц включают несколько поддиапазонов: ОВЧ (30 МГц - 300 МГц), УВЧ (300 МГц -3 ГГц) и СВЧ (3 ГГц - 30 ГГц) (Международный союз электросвязи. Рек. МСЭ-R V.431-8 «Номенклатура диапазонов частот и длин волн, используемых в электросвязи». 2015, с.1-3), предлагаемый измеритель можно использовать для контроля электромагнитной обстановки в широкой области применения, включая производственный и коммунально-бытовой сектор.
Известно устройство для измерения мощности СВЧ излучения, содержащее термопреобразователь, выход которого подключен на входы электронных ключей; последовательно соединенные электронные ключи, усилители низких частот и полосовые фильтры, выходы которых подключены на входы синхронных детекторов; последовательно соединенные генератор импульсов, делители частоты, логический элемент И, выход которого подключен на вход сдвигового регистра, выход которого подключен на входы электронных ключей и логических элементов ИЛИ; логические элементы ИЛИ, выходы которых подключены на входы электронных ключей; последовательно соединенные синхронные детекторы, сумматор и усилитель постоянного тока. Элементы устройства соединены в электрическую схему. Входом устройства является вход термопреобразователя, выходом - выход усилителя постоянного тока (патент RU 2298801, МПК G01R 21/04 (2006.01)).
Недостатками устройства являются узкий диапазон исследуемых частот вследствие контроля только СВЧ излучения; неселективность измерений, обусловленная отсутствием элементов, позволяющих избирательно контролировать электромагнитное поле в отдельных частотных полосах.
Известно устройство для измерения интенсивности электромагнитного поля в диапазоне СВЧ, содержащее печатную антенну на диэлектрической подложке, к выходу которой подключен квадратичный преобразователь, и регистратор. Устройство построено на основе резонаторной плоскости печатной симметричной поляризационно-изотропной антенны на диэлектрической подложке с экранирующей пластиной с двумя ортогонально расположенными выходами и содержит второй квадратичный преобразователь с идентичной первому характеристикой. Оба квадратичных преобразователя одноименными выводами подсоединены к ортогонально расположенным выходам и расположены в отверстиях диэлектрической подложки непосредственно под нулевыми точками эквивалентных магнитных токов ортогональной поляризации синфазно-излучающих кромок антенны. Другие выводы преобразователей соединены с экранирующей пластиной. Сумма выпрямленных преобразователями токов через общий контакт в центре печатной антенны в нулевой точке эквивалентных магнитных токов антенны для любой поляризации и соответствующее отверстие под ним в диэлектрической подложке и экранирующей пластины поступает на регистратор, другой вход которого соединен с экранирующей пластиной (патент RU 2098837, МПК G01R 29/08 (1995.01)).
К недостаткам данного устройства можно отнести узкий диапазон исследуемых частот вследствие контроля только СВЧ излучения; неселективность измерений в связи с отсутствием элементов, позволяющих избирательно контролировать электромагнитное поле в отдельных частотных полосах.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к предлагаемой полезной модели по максимальному количеству сходных признаков и достигаемому результату является устройство для измерения интенсивности электромагнитного поля в частотном диапазоне от 300 МГц до 3 ГГц, содержащее антенну, закрепленную на корпусе, в котором смонтированы радиоэлементы, электрически соединенные в радиосхему. Устройство выполнено с применением первого СВЧ-детектора для детектирования сигнала, поступающего с антенны, балансного модулятора для изменения выходного напряжения кварцевого генератора (гетеродина), подключенного к балансному модулятору, частотного фильтра сосредоточенной избирательности для выделения основной гармоники и подавления побочных гармоник кварцевого генератора (гетеродина), установленного между балансным модулятором и усилителем, на котором измененное напряжение усиливается, после чего вторым детектором детектируется и регистрируется индикатором магнитоэлектрической системы. При этом электропитание элементов осуществляется от источника питания постоянного тока (патент RU 2337370, МПК G01R 29/08 (2006.01)).
Недостатками описанного устройства являются узкий частотный диапазон (300 МГц - 3 ГГц); неселективность измерений в заявленном диапазоне исследуемых частот в связи с отсутствием элементов, позволяющих избирательно контролировать электромагнитное поле в отдельных частотных полосах в границах исследуемого частотного диапазона.
В основе полезной модели лежит техническая проблема, заключающаяся в необходимости создания селективного измерителя, позволяющего избирательно измерять электромагнитные излучения в отдельных частотных полосах в границах широкого частотного диапазона: 30 МГц - 30 ГГц.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений, содержащий корпус, антенну, детектор, соединенный с кварцевым генератором балансный модулятор, усилитель, фильтр, источник питания постоянного тока, согласно полезной модели снабжен высокочастотным антенным разъемом, предназначенным для передачи контролируемого электромагнитного сигнала с выхода антенны, в качестве которой использована плоская печатная самокомплементарная антенна, на первый вход введенного электромеханического блока коммутации, связанного вторым входом с первым выходом введенного микроконтроллера через шину интерфейса UART и связанного первым выходом через введенный аттенюатор с первым входом балансного модулятора или связанного вторым выходом с первым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом балансного модулятора, со вторым входом которого соединен выход кварцевого генератора, подключенного первым входом через введенный сглаживающий фильтр к выходу введенного цифро-аналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер вместе с введенным аналого-цифровым преобразователем, соединенным первым входом с выходом детектора, в качестве которого использован логарифмический детектор широкого частотного диапазона, первый вход которого связан через фильтр, в качестве которого использован активный трехполосный фильтр, с выходом балансного модулятора, а второй вход соединен с выходом введенного источника опорного напряжения. Устройство также снабжено жидкокристаллическим TFT-дисплеем, соединенным первым входом через шину последовательного периферийного интерфейса SPI со вторым выходом микроконтроллера. Выходы источника питания постоянного тока соединены со вторым входом усилителя, вторым входом кварцевого генератора, вторым входом логарифмического детектора, входом источника опорного напряжения, входом микроконтроллера и вторым входом жидкокристаллического TFT-дисплея. При этом в корпусе, выполненном из плотного экранирующего материала, размещены элементы устройства, кроме плоской печатной самокомплементарной антенны, высокочастотного антенного разъема и жидкокристаллического TFT-дисплея.
Возможность избирательного контроля электромагнитных излучений в отдельных частотных полосах в границах широкого частотного диапазона от 30 МГц до 30 ГГц обусловлена объединением в предложенной полезной модели плоской печатной самокомплементарной антенны, трехполосного фильтра, логарифмического детектора широкого частотного диапазона, интегральных схем, построенных на основе современной технологии SiGe и, гетеродинной цепи, состоящей из кварцевого генератора, управляемого напряжением, подаваемым с цифро-аналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер, через сглаживающий фильтр, балансного модулятора и трехполосного фильтра, что в совокупности обеспечивает измерение задаваемых составляющих электромагнитного поля в необходимом частотном поддиапазоне.
На приведенном чертеже представлена функциональная схема селективного измерителя радиочастотных электромагнитных излучений.
Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений содержит плоскую печатную самокомплементарную антенну 1, выход которой соединен с входом высокочастотного антенного разъема 2, предназначенного для передачи контролируемого электромагнитного сигнала с выхода антенны 1, выходы которого расположены в экранированном корпусе 3 и соединены с первым входом электромеханического блока коммутации 4, второй вход которого связан с первым выходом микроконтроллера 5 через шину интерфейса UART 6. Первый выход электромеханического блока коммутации 4 соединен с входом аттенюатора 7 или второй выход электромеханического блока коммутации 4 связан с первым входом усилителя 8. Выход аттенюатора 7 и выход усилителя 8 соединены с первым входом балансного модулятора 9, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 10, управляемого напряжением, подаваемым на его первый вход с выхода цифро-аналогового преобразователя 11, встроенного в микроконтроллер 5, через сглаживающий фильтр 12. Выход балансного модулятора 9 через активный трехполосный фильтр 13 соединен с первым входом логарифмического детектора 14, выход которого связан с первым входом встроенного в микроконтроллер 5 аналого-цифрового преобразователя 15, питание на второй вход которого подается с выхода источника опорного напряжения 16. Второй выход микроконтроллера 5 соединен с первым входом жидкокристаллического TFT-дисплея 17 через шину последовательного периферийного интерфейса SPI (англ. Serial Peripheral Interface) 18. При этом элементы селективного измерителя, кроме плоской печатной самокомплементарной антенны 1, высокочастотного разъема 2 и жидкокристаллического TFT-дисплея 17, размещены в экранированном корпусе 3.
Питание подается на второй вход усилителя 8, второй вход кварцевого генератора 10, второй вход логарифмического детектора 14, вход источника опорного напряжения 16, вход микроконтроллера 5 и второй вход жидкокристаллического TFT-дисплея 17 через выходы источника питания постоянного тока 19.
Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений работает следующим образом.
Источник питания постоянного тока 19 создает разность потенциалов на усилителе 8, кварцевом генераторе 10, логарифмическом детекторе 14, источнике опорного напряжения 16, микроконтроллере 5 и жидкокристаллическом TFT-дисплее 17. Исследуемое электромагнитное излучение приводит к возникновению в плоской печатной самокомплементарной антенне 1 электромагнитного сигнала, поступающего на высокочастотный антенный разъем 2, с которого сигнал передается на электромеханический блок коммутации 4, через который передается на балансный модулятор 9 через аттенюатор 7 для плавного понижения интенсивности электромагнитного сигнала. При низкой интенсивности исследуемого сигнала или его отсутствии для повышения чувствительности контроля через шину интерфейса UART 6 с первого выхода микроконтроллера 5 на второй вход электромеханического блока коммутации 4 подается управляющий сигнал для соединения балансного модулятора 9 через усилитель 8. Выбор исследуемого поддиапазона выполняется микроконтроллером 5 с помощью встроенного в него цифро-аналогового преобразователя 11 путем передачи управляющего сигнала через сглаживающий фильтр 12 на кварцевый генератор 10 и формирования опорной частоты сигнала, подаваемого на балансный модулятор 9. Измененный сигнал из балансного модулятора 9 через трехполосный фильтр 13 поступает в логарифмический детектор 14, формирующий постоянное напряжение, подаваемое на встроенный в микроконтроллер 5 аналого-цифровой преобразователь 15, создающий в свою очередь цифровой сигнал, записываемый в собственную память микроконтроллера 5. Далее цифровой сигнал обрабатывается микроконтроллером 5 и через шину последовательного периферийного интерфейса SPI 18 передается на жидкокристаллический TFT-дисплей 17, где полученный сигнал представляется в требуемой форме и используется для избирательного управления режимами работы селективного измерителя радиочастотных электромагнитных излучений.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой полезной модели выражается в создании селективного измерителя, позволяющего избирательно исследовать электромагнитные излучения в отдельных частотных полосах в границах широкого частотного диапазона (30 МГц - 30 ГГц).
Claims (1)
- Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений, содержащий корпус, антенну, детектор, соединенный с кварцевым генератором балансный модулятор, усилитель, фильтр, источник питания постоянного тока, отличающийся тем, что он снабжен высокочастотным антенным разъемом, предназначенным для передачи контролируемого электромагнитного сигнала с выхода антенны, в качестве которой использована плоская печатная самокомплементарная антенна, на первый вход введенного электромеханического блока коммутации, связанного вторым входом с первым выходом введенного микроконтроллера через шину интерфейса UART и связанного первым выходом через введенный аттенюатор с первым входом балансного модулятора или связанного вторым выходом с первым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом балансного модулятора, со вторым входом которого соединен выход кварцевого генератора, подключенного первым входом через введенный сглаживающий фильтр к выходу введенного цифро-аналогового преобразователя, встроенного в микроконтроллер вместе с введенным аналого-цифровым преобразователем, соединенным первым входом с выходом детектора, в качестве которого использован логарифмический детектор широкого частотного диапазона, первый вход которого связан через фильтр, в качестве которого использован активный трехполосный фильтр, с выходом балансного модулятора, а второй вход соединен с выходом введенного источника опорного напряжения, также снабжен жидкокристаллическим TFT-дисплеем, соединенным первым входом через шину последовательного периферийного интерфейса SPI со вторым выходом микроконтроллера, а выходы источника питания постоянного тока соединены со вторым входом усилителя, вторым входом кварцевого генератора, вторым входом логарифмического детектора, входом источника опорного напряжения, входом микроконтроллера и вторым входом жидкокристаллического TFT-дисплея, при этом в корпусе, выполненном из плотного экранирующего материала, размещены элементы измерителя, кроме плоской печатной самокомплементарной антенны, высокочастотного антенного разъема и жидкокристаллического TFT-дисплея.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121957U RU202440U1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121957U RU202440U1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU202440U1 true RU202440U1 (ru) | 2021-02-17 |
Family
ID=74665860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020121957U RU202440U1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU202440U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19722350A1 (de) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Michael Scharf | Funkmeßempfänger zur Überwachung der elektromagnetischen Abstrahlung von elektrischen Funktionseinheiten |
RU2235340C1 (ru) * | 2003-01-17 | 2004-08-27 | Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова объединенного Института мерзлотоведения и освоения природных ресурсов криолитозоны СО РАН | Нулевой радиометр |
RU2337370C1 (ru) * | 2007-04-16 | 2008-10-27 | Юрий Степанович Рыбников | Способ и устройство для измерения напряженности электромагнитного поля |
CN105242121A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 南京信息职业技术学院 | 一种便携式电磁辐射测量仪 |
-
2020
- 2020-06-26 RU RU2020121957U patent/RU202440U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19722350A1 (de) * | 1997-05-28 | 1998-12-03 | Michael Scharf | Funkmeßempfänger zur Überwachung der elektromagnetischen Abstrahlung von elektrischen Funktionseinheiten |
RU2235340C1 (ru) * | 2003-01-17 | 2004-08-27 | Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова объединенного Института мерзлотоведения и освоения природных ресурсов криолитозоны СО РАН | Нулевой радиометр |
RU2337370C1 (ru) * | 2007-04-16 | 2008-10-27 | Юрий Степанович Рыбников | Способ и устройство для измерения напряженности электромагнитного поля |
CN105242121A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 南京信息职业技术学院 | 一种便携式电磁辐射测量仪 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101662078B (zh) | 小屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统和方法 | |
US3919638A (en) | Microwave detection instrument | |
CN112436902B (zh) | 信号检测电路及电子设备 | |
RU202440U1 (ru) | Селективный измеритель радиочастотных электромагнитных излучений | |
RU136183U1 (ru) | Устройство для измерения величины реального затухания электромагнитного поля и оценки эффективности экранирования | |
CN210246765U (zh) | 一种适用于微波屏蔽效能检测系统 | |
Leferink | Fast, broadband, and high-dynamic range 3-D field strength probe | |
RU2744090C1 (ru) | Устройство контроля электромагнитных излучений в тройном диапазоне частот | |
Shalaby et al. | Electromagnetic field measurement instruments: survey | |
Sarolic et al. | Measurement of electric field probe response to modulated signals using waveguide setup | |
CN116829970A (zh) | 用于磁传感器阵列电路的系统和方法 | |
CA1085925A (en) | Apparatus for measuring the frequency of microwave signals | |
Christianson et al. | Measurement of ultra low passive intermodulation with ability to separate current/voltage induced nonlinearities | |
Trinchero et al. | Experimental setup for the characterization of field probes performance in presence of digitally modulated radio signals | |
CN211148799U (zh) | 一种方舱屏蔽性能电磁检测设备 | |
CN205176147U (zh) | 一种无线电磁波检测装置 | |
US4427938A (en) | Very-wide-band samplers | |
JPH1130638A (ja) | 広帯域電磁波試験用暗箱 | |
CN218734322U (zh) | 无线电信号的功率检测仪 | |
CN214539813U (zh) | 一种便携式电磁泄漏检测器 | |
Chioukh et al. | F/nf harmonic radar system with optimal detection of vital signs | |
JP2004251679A (ja) | 電磁界測定装置 | |
RU2066865C1 (ru) | Устройство для частотно-селективного преобразования мощности свч | |
Wen-Teng et al. | Measuring reactive near-field interference using the quartz oscillators intermodulation | |
JPH0449586Y2 (ru) |