RU2044325C1 - Device for evaluation of microwave field level - Google Patents
Device for evaluation of microwave field level Download PDFInfo
- Publication number
- RU2044325C1 RU2044325C1 RU93020716A RU93020716A RU2044325C1 RU 2044325 C1 RU2044325 C1 RU 2044325C1 RU 93020716 A RU93020716 A RU 93020716A RU 93020716 A RU93020716 A RU 93020716A RU 2044325 C1 RU2044325 C1 RU 2044325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- pair
- diodes
- detector
- resistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области СВЧ-измерений и может быть использовано для оценки степени биологической опасности излучений вблизи СВЧ-установок, в частности СВЧ-печей, радаров, телевизионных передатчиков. The invention relates to the field of microwave measurements and can be used to assess the degree of biological hazard of radiation near microwave installations, in particular microwave ovens, radars, television transmitters.
Требование высокой долговечности и надежности более всего реализуются в пассивном устройстве для оценки уровня СВЧ-поля, т.е. устройстве, не имеющем источников питания, а малые габариты определяют возможность использования устройства в качестве средства индивидуального пользования. The requirement of high durability and reliability is most often realized in a passive device for assessing the level of the microwave field, i.e. a device that does not have power sources, and small dimensions determine the possibility of using the device as a means of individual use.
Изобретение обеспечивает значительное уменьшение зависимости показаний устройства от вида модуляции СВЧ-сигнала от непрерывного до импульсно-модулированного в широком диапазоне скважностей и длительностей импульсов. При этом одновременно обеспечивается и работа в широкой полосе частот СВЧ за счет обеспечения согласования для указанных режимов модуляции. The invention provides a significant reduction in the dependence of the readings of the device on the type of modulation of the microwave signal from continuous to pulse-modulated over a wide range of duty cycle and pulse durations. At the same time, operation in a wide microwave frequency band is simultaneously ensured due to ensuring coordination for the indicated modulation modes.
На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграмма работы обеих пар СВЧ-диодов при различной скважности СВЧ-сигнала. In FIG. 1 presents an electrical diagram of the proposed device; in FIG. 2 diagram of the operation of both pairs of microwave diodes at different duty cycle of the microwave signal.
Предлагаемое устройство содержит антенну 1, выполненную в виде короткозамкнутого отрезка волновода 2 с емкостным элементом связи 3, используемым в качестве первого вывода антенны, вторым выводом которой является корпус волновода, причем указанные выводы соединены с первым и вторым входными выводами СВЧ-детектора 4, содержащего две схемы детектирования с удвоением выпрямленного напряжения каждая, одна из которых содержит первую пару однотипных высокочувствительных полупроводниковых СВЧ-диодов 5, 6, одни электроды которых противоположной полярности соединены между собой и через добавочный резистор 7 с первым входным выводом СВЧ-детектора 4, другие электроды диодов 5, 6 соединены с первым и вторым выходными выводами детектора 4 и с обкладками последовательно включенных фильтровых СВЧ-конденсаторов 8, 9, точка соединения которых подключена к второму входному выводу детектора 4, вторая схема детектирования выполнена аналогично первой с той разницей, что образующая ее пара однотипных СВЧ-полупроводниковых диодов 10, 11 выбрана с более высокой величиной постоянного прямого напряжения диода, чем у диодов 5, 6. The proposed device comprises an
При этом соединенные между собой электроды противоположной полярности диодов 10, 11 подключены к первому выводу детектору 4 через добавочный резистор 12, другие электроды 10, 11 соединены с третьим и четвертым выходными выводами детектора 4 и с обкладками последовательно включенных СВЧ-фильтровых конденсаторов 13, 14, а точка соединения последних к второму входному выводу детектора 4, причем между первым и вторым входными выводами детектора 4 на его входе включен согласованный резистор 15. К первому и второму, третьему и четвертому выходным выводам СВЧ-детектора 4 подключены диоды 16 и 17 соответственно так, что полярность их электродов, подключаемых к указанным выводам, противоположна полярности электродов СВЧ-диодов детектора 4, подключенных к этим выводам. While interconnected electrodes of opposite polarity of the diodes 10, 11 are connected to the first output of the detector 4 through an additional resistor 12, other electrodes 10, 11 are connected to the third and fourth output terminals of the detector 4 and to the plates of the series-connected microwave filter capacitors 13, 14, and the connection point of the latter to the second input terminal of the detector 4, and between the first and second input terminals of the detector 4 at its input is included a matched resistor 15. The first and second, third and fourth output terminals m of the microwave detector 4, the diodes 16 and 17 are connected, respectively, so that the polarity of their electrodes connected to the indicated terminals is opposite to the polarity of the electrodes of the microwave diodes of the detector 4 connected to these terminals.
Выходные выводы детектора 4 соединены с интегрирующей цепью 18, содержащей первый нагрузочный резистор 19, второй нагрузочный резистор 20 и интегрирующий конденсатор 21. При этом первый и третий выходные выводы детектора 4 через резисторы 19 и 20 соответственно соединены с одной обкладкой конденсатора 21, а второй и четвертый выводы детектора с другой обкладкой конденсатора, причем параллельно конденсатору 21 подключен пассивный измерительный прибор 22 постоянного тока, в качестве которого может быть использован микроамперметр или милливольтметр, а параллельно измерительному прибору включен светоизлучающий диод 23, полярность электродов которого соответствует полярности электродов измерительного прибора, к которым он подключен. The output terminals of the detector 4 are connected to an integrating circuit 18 containing a first load resistor 19, a second load resistor 20, and an integrating capacitor 21. In this case, the first and third output terminals of the detector 4 are connected through one resistor 19 and 20 to one capacitor plate 21, and the second and the fourth terminals of the detector with a different capacitor plate, and a passive direct current measuring device 22 is connected in parallel with the capacitor 21, which can be used as a microammeter or millivolt tr, and in parallel with the measuring device, a light emitting diode 23 is connected, the polarity of the electrodes of which corresponds to the polarity of the electrodes of the measuring device to which it is connected.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Входной СВЧ-сигнал, величина которого определяется плотностью потока мощности и эффективной площадью антенны, поступает на антенну 1 и с ее выходных выводов 1 и 2 на первый и второй входные выводы СВЧ-детектора 4. СВЧ-мощность, поступившая на СВЧ-детектор, создает на согласованном с выходом антенны резисторе 15 СВЧ-напряжение, пропорциональное указанной мощности. СВЧ-напряжение через добавочный СВЧ-резистор 7 поступает на вход первой пары СВЧ-полупроводниковых диодов 5 и 6, имеющих низкое прямое падение напряжения (низкий потенциальный барьер), а через добавочный СВЧ-резистор 12 на вход второй пары СВЧ-полупроводниковых диодов 10 и 11, имеющих по сравнению с первой парой СВЧ-диодов более высокую величину прямого падения напряжения (потенциального барьера). Каждая пара СВЧ-диодов осуществляет детектирование СВЧ-напряжения совместно с соответствующими СВЧ-конденсаторами 8, 9 и 13, 14 по схеме удвоения. Положительные полуволны СВЧ-напряжения детектируются в первой паре СВЧ-диодом 5 и фильтровым СВЧ-конденсатором 8, отрицательные диодом 6 и фильтровым конденсатором 9. Суммарное напряжение видеосигнала первой пары выделяется на обкладках конденсаторов 8 и 9, подключенных к первому и второму выходам СВЧ-детектора 4, а нагрузкой для этого напряжения служит нагрузочный резистор 19 в интегрирующей цепи 18, соединенный с интегрирующим конденсатором 21. The input microwave signal, the value of which is determined by the density of the power flux and the effective area of the antenna, is supplied to the
Аналогично осуществляется детектирование напряжения в схеме удвоения второй пары СВЧ-диодов 10, 11 с фильтровыми конденсаторами 13, 14. Similarly, voltage detection is performed in the doubling circuit of the second pair of microwave diodes 10, 11 with filter capacitors 13, 14.
Выпрямленное суммарное напряжение этой пары выделяется на нагрузочном резисторе 20 и поступает на интегрирующий конденсатор 21. Интегрирующая цепь 18, образованная резисторами 19, 20 и конденсатором 21, создает постоянные составляющие импульсных последовательностей видеотоков от первой и второй пар СВЧ-диодов, выделяемые на входном сопротивлении измерительного прибора 22, подключенного параллельно конденсатору 21. Таким образом измерительный прибор 22 регистрирует сумму постоянных составляющих импульсных последовательностей видеотоков в обеих пар СВЧ-диодов детектора 4. Указанная сумма токов является мерой средней СВЧ-мощности, поступающей на вход антенны, а следовательно, мерой плотности потока мощности (Р)
P где Рср средняя входная мощности;
Sэф эффективная площадь антенны.The rectified total voltage of this pair is released on the load resistor 20 and fed to the integrating capacitor 21. The integrating circuit 18, formed by the resistors 19, 20 and the capacitor 21, creates constant components of the pulse sequences of the video currents from the first and second pairs of microwave diodes allocated to the input resistance of the measuring the device 22 connected in parallel with the capacitor 21. Thus, the measuring device 22 registers the sum of the constant components of the pulse sequences of the video currents in two pairs of microwave diodes of the detector 4. The indicated sum of currents is a measure of the average microwave power supplied to the antenna input, and therefore a measure of the power flux density (P)
P where P cf is the average input power;
S eff is the effective area of the antenna.
С ростом скважности при постоянной средней мощности (см. фиг. 2) вначале детектирует первая, низкобарьерная пара СВЧ-диодов 5 и 6 с ее добавочным 7 и нагрузочным 19 резисторами, затем при дальнейшем росте скважности начинает детектировать вторая, высокобарьерная пара диодов 10 и 11 с ее добавочным 12 и нагрузочным 20 резисторами, доля первой пары падает, второй возрастает так, что сумма постоянных составляющих токов видеосигналов, регистрируемая измерительным прибором 22, примерно постоянна для широкого диапазона скважностей и длительностей СВЧ-сигналов. With an increase in duty cycle at a constant average power (see Fig. 2), the first low-barrier pair of
При этом ширина полосы СВЧ-частот входного сигнала обеспечивается согласованием детектора 4 с антенной с использованием согласованного резистора 15, развязкой обеих пар с помощью резисторов 7 и 12 при соответствующем режиме детектирования, определяемом нагрузочными резисторами 19 и 20. При фиксированной величине средней СВЧ-мощности Рср, а значит и плотности потока мощности СВЧ, величина амплитуды СВЧ-напряжения Um на входном согласованном резисторе 15 СВЧ-детектора 4 будет увеличиваться пропорционально росту скважности Q входного сигнала.The width of the microwave frequency band of the input signal is ensured by matching the detector 4 with the antenna using a matched resistor 15, decoupling both pairs using resistors 7 and 12 with the corresponding detection mode determined by the load resistors 19 and 20. With a fixed average microwave power P cf , and hence the microwave power flux density, the amplitude of the microwave voltage U m at the matched input resistor 15 of the microwave detector 4 will increase in proportion to the increase in the duty cycle Q of the input signal.
Рассмотрим три варианта скважности:
a) Q 1 (непрерывный СВЧ-сигнал),
б) Q 10-15 (средняя скважность);
в) Q 100-200 (высокая скважность), которые отражены на фиг. 2. Исходим при этом из следующим общих соотношений:
средняя мощность
Pср=
(1) где Римп СВЧ-мощность в импульсе; амплитуда СВЧ напряжения
U=
(2) где rс согласованное входное сопротивление СВЧ-детектора (резистор 15);
I Г I модуль коэффициента отражения СВЧ детектора, тогда
U=
(3)
Для сохранения постоянной зависимости UmСВЧ (при заданной Рср) от Q необходимо примерное постоянство rc (минимальное влияние входного сопротивления обеих детектирующих пар СВЧ-диодов) и минимизация коэффициента отражения, что также связано с входным сопротивлением диодных пар.Consider three options for duty cycle:
a) Q 1 (continuous microwave signal),
b) Q 10-15 (average duty cycle);
c) Q 100-200 (high duty cycle), which are reflected in FIG. 2. We proceed from the following general relations:
average power
P cf =
(1) where P imp is the microwave power in the pulse; microwave voltage amplitude
U =
(2) where r is the matched input resistance of the microwave detector (resistor 15);
I G I the module of the reflection coefficient of the microwave detector, then
U =
(3)
To maintain a constant dependence of U m microwave (at a given R cf ) on Q, an approximate constancy of r c is required (the minimum influence of the input resistance of both detecting pairs of microwave diodes) and minimization of the reflection coefficient, which is also associated with the input resistance of diode pairs.
На фиг. 2 приведены вольтамперные характеристики первой пары (UAX1) СВЧ-диодов с низким потенциальным барьером и второй пары (UAX2) с более высоким потенциальным барьером. Здесь же показаны (по вертикальной отрицательной оси) амплитуды СВЧ-напряжений на входах СВЧ-детектора для различных скважностей.In FIG. Figure 2 shows the current-voltage characteristics of the first pair (U AX1 ) of microwave diodes with a low potential barrier and the second pair (U AX2 ) with a higher potential barrier. The amplitudes of microwave voltages at the inputs of a microwave detector for various duty cycles are also shown (along the vertical negative axis).
Из формулы (3) очевидно, что при непрерывном сигнале (Q 1) амплитуда СВЧ сигнала Um (Q 1) минимальна (для фиксированной Рср, см. фиг. 2, а). Для средних значений скважностей Um˙Qcp (см. фиг. 2, в).From the formula (3) it is obvious that with a continuous signal (Q 1) the amplitude of the microwave signal U m (Q 1) is minimal (for a fixed P cf , see Fig. 2, a). For average values of duty cycle U m ˙ Q cp (see Fig. 2, c).
При этом амплитуда видеосигналов на нагрузочных резисторах каждой пары обозначена UΩ (с соответствующим индексом 1, 2), постоянные напряжения на измерительном приборе Uн, величина импульсного СВЧ-тока диода Im, величина видеотока в нагрузочном резисторе каждой пары диодов IΩ величина постоянной составляющей видеотока в цепи измерительного прибора I=.In this case, the amplitude of the video signals on the load resistors of each pair is indicated by U Ω (with the
При непрерывном сигнале малая амплитуда СВЧ-напряжения Um(Q 1) отпирает СВЧ-диоды 5, 6 только первой пары. При этом амплитуда СВЧ-тока в диоде I(Q= 1), а постоянная составляющая I=(Q 1). Нагрузка первой пары в этом случае является суммарное сопротивление резистора 19 и входного сопротивления по постоянному току измерительного прибора, превышающего на порядок величину сопротивления 19. Это обеспечивает повышение чувствительности при работе на участке самой низкой крутизны вольтамперной характеристики диодов первой пары (улучшение КПД детектирования).With a continuous signal, the small amplitude of the microwave voltage U m (Q 1) unlocks the
При работе в импульсном режиме (см. фиг. 2, б, в) амплитуда СВЧ-напряжения повышается (см. формулу 3) с ростом скважности, возрастает крутизна характеристики на рабочем участке UAX1 (см. фиг. 2), но нагрузкой первой пары теперь становится только резистор 19, так как сказывается действие интегрирующей емкости 21, шунтирующей видеосигнал, что выравнивает чувствительность устройства для непрерывного режима и режимов малых и средних скважностей.When operating in a pulsed mode (see Fig. 2, b, c), the amplitude of the microwave voltage increases (see formula 3) with increasing duty cycle, the steepness of the characteristic in the working section U AX1 (see Fig. 2) increases, but the load is first the pair now becomes only the resistor 19, as the effect of the integrating capacitance 21, shunting the video signal, which evens out the sensitivity of the device for continuous mode and modes of small and medium duty cycles.
При средних Qср величинах скважностей (см. фиг. 2, б) амплитуда СВЧ-напряжения Um(Qcp) создает большой (для первой пары) СВЧ-ток в ее диодах Im1(Qcp), при этом амплитуда тока продетектированного видеосигнала в нагрузке (резистор 19) IΩ 1(Qcp), постоянная составляющая тока последовательности видеоимпульсов I =1(Qcp), длительность видеоимпульсов τи(Qcp) в период их следования Тн(Qcp). Постоянная составляющая определяется как
I==
(4) Амплитуда видеосигналов на нагрузочном резисторе 19 первой пары определяется как
UΩ 1= IΩ 1˙R19 (5) При этих же скважностях (Qcp) начинает открываться вторая пара СВЧ-диодов 10,11, имеющая более высокий потенциальный барьер. За счет СВЧ-амплитуды Um(Qcp) создается амплитуда СВЧ-тока диодов второй пары I(Qcp), при этом амплитуда продектированного тока диодов второй пары в ее нагрузочном резисторе 20 IΩ 2(Qcp), а постоянная составляющая импульсной последовательности второй пары создается за счет интегрирующей цепи (резистор 20 и конденсатор 21 в цепи измерительного прибора 22).At average Q cf the magnitudes of the duty cycles (see Fig. 2b), the amplitude of the microwave voltage U m (Q cp ) creates a large (for the first pair) microwave current in its diodes I m1 (Q cp ), while the amplitude of the current detected the video signal in the load (resistor 19) I Ω 1 (Q cp ), the constant component of the current of the sequence of video pulses I = 1 (Q cp ), the duration of the video pulses τ and (Q cp ) during their period T n (Q cp ). The constant component is defined as
I = =
(4) The amplitude of the video signals on the load resistor 19 of the first pair is defined as
U Ω 1 = I Ω 1 ˙ R 19 (5) At the same wells (Q cp ), a second pair of microwave diodes 10.11 begins to open, having a higher potential barrier. Due to the microwave amplitude U m (Q cp ), the amplitude of the microwave current of the diodes of the second pair I (Q cp ), while the amplitude of the detected current of the diodes of the second pair in its load resistor is 20 I Ω 2 (Q cp ), and the constant component of the pulse sequence of the second pair is created by the integrating circuit (resistor 20 and capacitor 21 in the circuit of the measuring device 22) .
Благодаря подключения нагрузочных резисторов 19 и 20 к общей интегрирующей емкости 21 интегрирующей цепи 18 и подключению измерительного прибора 22 к этой емкости в измерительном приборе суммируются постоянные составляющие видеотоков обеих пар IΣ и.п.= I=1 + I=2. При этом в суммарном токе IΣ и.п. при средних скважностях доля первой пары I = 1 основная, а второй I=2 невелика, а с ростом скважности возрастает доля второй пары и уменьшается доля первой за счет ее ограничения добавочным резистором 7 и нагрузочным 19, вследствие чего сумма долей обеих пар (ток измерительного прибора) остается примерно постоянной.Due to the connection of load resistors 19 and 20 to the total capacitance of the integrating circuit 21 integrates 18 and 22 connecting the measuring device to the container in a meter DC components are summed videotokov both pairs I Σ i.p. = I = 1 + I = 2 . In this case, the total current I Σ i.p. at medium wells, the proportion of the first pair I = 1 is the main, and the second I = 2 is small, and with an increase in duty cycle, the proportion of the second pair increases and the proportion of the first pair decreases due to its limitation by additional resistor 7 and load 19, due to which the sum of the shares of both pairs instrument) remains approximately constant.
При большой скважности Qв (см. фиг. 2, в) большая амплитуда СВЧ-напряжения Um(Qв) создает значительную амплитуду СВЧ-тока диодов второй пары Im2(Qв), амплитуда видеотока в нагрузочном резисторе 20 второй пары IΩ 2(Qв) также возрастает и обеспечивает получение соответствующих величин постоянной возрастающей тока последовательности видеоимпульсов от второй пары диодов I=2(Qв) и амплитуды видеоимпульса на нагрузочном резисторе второй пары UΩ 2. Открытые диоды первой пары в этом случае обеспечивают СВЧ-ток Im1(Qв), создающий продетектированный видеоток IΩ 1(Qв) в нагрузочном резисторе 19 первой пары. Величина нагрузочного резистора 19 первой пары, действуя совместно с СВЧ-резистором 7, ограничивает долю тока первой пары в общей сумме токов, так как первая пара, обладающая высокой чувствительностью, не может обеспечивать одновременно и большие импульсные видеотоки, необходимые для работы с большой скважностью, и работать на участке максимальной нелинейности, что необходимо для обеспечения примерно квадратичной зависимости выпрямленного видеотока от приложенного СВЧ-напряжения. Действительно, если IΩ= Um 2, тогда
I== ≡ U
I = = ≡ U
Основная доля постоянной составляющей при высокой скважности от второй пары, доля первой пары мала, а их сумма (IΣ и.п.)благодаря предложенной схеме и выбору соответствующих номиналов резисторов остается примерно постоянной при изменении скважности.The main part of the constant component at high duty cycle from the second pair, the share of the first pair is small, and their sum (I Σ etc.) due to the proposed scheme and the choice of the corresponding resistor values remains approximately constant when the duty cycle changes.
Величина сопротивления резистора 7 низкобарьерной пары диодов больше величины сопротивления резистора 12 для высокобарьерной пары. В то же время величина сопротивления нагрузочного резистора 19 первой пары диодов в несколько раз больше сопротивления нагрузочного резистора 20 второй пары диодов. The resistance value of the resistor 7 of the low barrier pair of diodes is greater than the resistance value of the resistor 12 for the high barrier pair. At the same time, the resistance value of the load resistor 19 of the first pair of diodes is several times greater than the resistance of the load resistor 20 of the second pair of diodes.
Такой выбор сопротивлений резисторов ограничивает ток первой пары диодов и напряжение на ее диодах при росте скважностей и сохраняет примерно постоянной сумму постоянных составляющих обеих пар. Such a choice of resistors limits the current of the first pair of diodes and the voltage on its diodes with increasing wells and keeps the sum of the constant components of both pairs approximately constant.
Таким образом. IΣ и.п.=I=(Q=1)≈I=1(Qср)+ +I=2(Qср)≈I=1(Qв)+I=2(Qв)
Суммарная постоянная составляющая, регистрируемая измерительным прибором, мало зависит от скважности при постоянной средней мощности на СВЧ-детекторе, а значит и при постоянной плотности потока мощности на входе антенны. Действительно,
I=1= I=2=
I=1+I=2= Причем, если IΩ 1,2≡KUm 2 (работа на нелинейном участке вольтамперной характеристики СВЧ-диода), то IΣ и.п.= I=1 + I=2 (k1 + k2)˙Um 2 k˙Um 2;
Um=
P ≡ IΣ и.п, IΣ P где Р плотность потока СВЧ-мощности.Thus. I Σ and.p. = I = (Q = 1) ≈I = 1 (Q cf ) + + I = 2 (Q cf ) ≈I = 1 (Q c ) + I = 2 (Q c )
The total constant component recorded by the measuring device is little dependent on the duty cycle at a constant average power at the microwave detector, and hence at a constant power flux density at the antenna input. Really,
I = 1 = I = 2 =
I = 1 + I = 2 = Moreover, if I Ω 1,2 ≡KU m 2 (work on a non-linear section of the current-voltage characteristic of the microwave diode), then I Σ and.p. = I = 1 + I = 2 (k 1 + k 2 ) ˙U m 2 k˙U m 2 ;
U m =
P ≡ I Σ I.p. , I Σ P where P is the microwave power flux density.
Для работы в широком диапазоне длительностей постоянная времени СВЧ-детектора (τнагр), равная произведению величины фильтровой СВЧ-емкости на величину нагрузочного сопротивления любой из пар диодов, должна быть на порядок меньше минимальной длительности (τmin) СВЧ-импульса, т.е. τнагр Сф(8,9,13,14) ˙rн(19,20)≈ 0,1˙τmin.For operation in a wide range of durations of the time constant of the microwave detector (τ heat), equal to the magnitude of a filter container for microwave load resistance value of any of the pairs of diodes to be an order of magnitude less than the minimum duration (τ min) of the microwave pulse, ie . τ load С f (8,9,13,14) ˙r n (19,20) ≈ 0,1˙τ min .
В этом случае форма видеоимпульса на нагрузочном резисторе достаточно точно повторяет форму СВЧ-импульса, поэтому приведенные выше формулы для постоянных составляющих токов (I=) и для видеотоков (IΩ) будут справедливы.In this case, the shape of the video pulse on the load resistor accurately repeats the shape of the microwave pulse, so the above formulas for the constant components of the currents (I = ) and for the video currents (I Ω ) will be valid.
Экспериментально подтверждено, что в устройстве практически отсутствует зависимость показаний измерительного прибора 22 от изменений длительности СВЧ-импульсов. It was experimentally confirmed that in the device there is practically no dependence of the readings of the measuring device 22 on changes in the duration of microwave pulses.
Для работы в широком диапазоне скважностей постоянная времени интегрирующей цепи должна быть на порядок больше максимального периода (Тmax) СВЧ-импульсов, т.е.To work in a wide range of duty cycles, the time constant of the integrating circuit must be an order of magnitude greater than the maximum period (T max ) of microwave pulses, i.e.
τи.ц. Си.ц. ˙rи.ц. ≥Тmax.τ and.c With it. ˙r and.ts. ≥T max .
Первый и второй добавочные резисторы 7, 12 необходимы для реализации следующих функций: развязки каждой из пар СВЧ-диодов от согласованного СВЧ-резистора 15 и друг от друга для обеспечения примерного постоянства входного сопротивления СВЧ-детектора, исключения шунтирования резистора 15 открытыми парами СВЧ-диодов при больших скважностях. Величина СВЧ-резистора 7, примерно равная величине согласованного резистора 15, обеспечивает ограничение СВЧ-напряжения и мощности на первой паре СВЧ-диодов, а следовательно, долю ее тока в общей сумме при большой скважности (большой амплитуде СВЧ-напряжения). The first and second additional resistors 7, 12 are necessary for the implementation of the following functions: decoupling of each of the pairs of microwave diodes from the matched microwave resistor 15 and from each other to ensure an approximate constancy of the input resistance of the microwave detector, eliminating the bypass of resistor 15 by open pairs of microwave diodes at large wells. The value of the microwave resistor 7, approximately equal to the value of the matched resistor 15, provides a limitation of the microwave voltage and power on the first pair of microwave diodes, and therefore, the fraction of its current in the total when the duty cycle is large (large amplitude of the microwave voltage).
Развязка резисторами 7 и 12 обеспечивает также уменьшение реактивной составляющей входного сопротивления подключенных к согласованному резистору 15 обеих пар СВЧ-диодов с их индуктивностями и резко меняющимися емкостями переходов при работе на низкочастотные нагрузочные резисторы 19, 20, т.е. обеспечивает минимизацию коэффициента отражения Г (3). Decoupling with resistors 7 and 12 also provides a decrease in the reactive component of the input resistance connected to the matched resistor 15 of both pairs of microwave diodes with their inductances and sharply changing capacitances of the transitions when working with low-frequency load resistors 19, 20, i.e. provides minimization of the reflection coefficient G (3).
Резисторы 7, 12 также существенно уменьшают добротность последовательной резонансной цепи СВЧ-диодов, позволяя достичь равномерности коэффициента передачи СВЧ-напряжения от согласованного СВЧ-резистора 15 до p-n-перехода полупроводникового диода. Resistors 7, 12 also significantly reduce the quality factor of the serial resonant circuit of the microwave diodes, making it possible to achieve uniformity of the microwave voltage transfer coefficient from the matched microwave resistor 15 to the pn junction of the semiconductor diode.
Таким образом, наличие резисторов 15, 7, 12, обеспечивая работу схемы детектора 4 в широком диапазоне длительностей и скважностей, одновременно обеспечивает возможность сохранения малой зависимости от скважности и длительности в широком диапазоне СВЧ-частот. Thus, the presence of resistors 15, 7, 12, ensuring the operation of the detector circuit 4 in a wide range of durations and duty cycle, at the same time provides the ability to maintain a small dependence on duty cycle and duration in a wide range of microwave frequencies.
Кроме того, применение согласованного резистора 15 позволяет "сжать" динамический диапазон амплитуд СВЧ-напряжения на СВЧ-детекторе при широком динамическом диапазоне по СВЧ-мощности на входе устройства (до 25-39 дБ) и при этом повысить надежность за счет уменьшения максимальных амплитуд на СВЧ-детекторе 4. In addition, the use of a matched resistor 15 allows you to "compress" the dynamic range of amplitudes of the microwave voltage at the microwave detector with a wide dynamic range of microwave power at the input of the device (up to 25-39 dB) and at the same time increase reliability by reducing the maximum amplitudes by Microwave detector 4.
Ограничительные диоды 16 и 17 в сочетании со схемой удвоения также существенно повышают надежность устройства, защищая диоды обеих пар от обратного напряжения при высоких уровнях входного СВЧ-сигнала. Limit diodes 16 and 17 in combination with the doubling circuit also significantly increase the reliability of the device, protecting the diodes of both pairs from reverse voltage at high levels of the input microwave signal.
Светоизлучающий полупроводниковый диод 23, подключенный параллельно измерительному прибору, имеет падение напряжения, соответствующее порогу зажигания, больше, чем падение напряжения на измерительном приборе при предельном по шкале прибора измеряемом параметре. Тем самым при уровнях СВЧ-мощности, опасных для человека, обеспечивается световая индикация с сохранением малой зависимости от скважности, длительности и частоты СВЧ-сигнала. A light-emitting semiconductor diode 23, connected in parallel with the measuring device, has a voltage drop corresponding to the ignition threshold, greater than the voltage drop across the measuring device when the measured parameter is extreme on the scale of the device. Thus, at microwave power levels dangerous to humans, a light indication is provided while maintaining a small dependence on the duty cycle, duration and frequency of the microwave signal.
Применение широкополосных антенн (спиральных, рупорных, логопериодических, многовибраторных) позволяет существенно расширить диапазон СВЧ-частот устройства. Устройство позволяет производить оценку уровня СВЧ-полей широкого класса СВЧ-установок. The use of broadband antennas (helical, horn, log-periodic, multivibrator) allows you to significantly expand the range of microwave frequencies of the device. The device allows you to evaluate the level of microwave fields of a wide class of microwave installations.
Испытания макета данной конструкции с применением СВЧ-полупроводниковых диодов типа 2А202 в первой паре и 3А112 во второй паре дали следующие результаты: уровни поля, оцениваемые по прибору, 5-50 мкВт/см2; уровень индикации светодиодов 200-300 мкВт/см2; диапазон длительностей СВЧ-импульсов 0,1-500 мкс; диапазон скважностей 1-200; диапазон СВЧ-частот (для данной конструкции) 2600-3200 мГц; неравномерность показаний (по уровню 25 мкВт/см2) не превышает ±2 дБ в указанных диапазонах.Tests of the layout of this design using microwave semiconductor diodes of type 2A202 in the first pair and 3A112 in the second pair gave the following results: field levels estimated by the device, 5-50 μW / cm 2 ; LED indication level 200-300 μW / cm 2 ; microwave pulse duration range 0.1-500 μs; the range of wells 1-200; microwave frequency range (for this design) 2600-3200 MHz; non-uniformity of readings (at a level of 25 μW / cm 2 ) does not exceed ± 2 dB in the indicated ranges.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93020716A RU2044325C1 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Device for evaluation of microwave field level |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93020716A RU2044325C1 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Device for evaluation of microwave field level |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2044325C1 true RU2044325C1 (en) | 1995-09-20 |
RU93020716A RU93020716A (en) | 1996-01-10 |
Family
ID=20140653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93020716A RU2044325C1 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Device for evaluation of microwave field level |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2044325C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648290C1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-03-23 | Евгений Михайлович Онищенко | Device for measuring specific absorbed power of microwave electromagnetic emission |
-
1993
- 1993-04-21 RU RU93020716A patent/RU2044325C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 4647849, кл. G 01R 23/04, 1987. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648290C1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-03-23 | Евгений Михайлович Онищенко | Device for measuring specific absorbed power of microwave electromagnetic emission |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9244104B2 (en) | Detecting a dielectric article | |
US5486815A (en) | Moisture detection circuit | |
EP3592209B1 (en) | Measuring a property in a body | |
WO1992011529A1 (en) | Material monitoring device | |
Kumaoka et al. | Development of space charge measurement system with high positionalal resolution using pulsed electro acoustic method | |
US4044303A (en) | Microwave radiation detector | |
RU2044325C1 (en) | Device for evaluation of microwave field level | |
US4752730A (en) | Radiation monitor diode detector with constant efficiency for both CW and pulsed signals | |
US6184695B1 (en) | Diagnostic circuit for potentiometric sensors | |
US5248934A (en) | Method and apparatus for converting a conventional DC multimeter to an AC impedance meter | |
US3039013A (en) | Electroluminescent electrical meter | |
JP2701343B2 (en) | Optical fiber micro-current detector | |
JPS5818102A (en) | Capacitive displacement gauge | |
Wang et al. | The measurement method for corona discharge current under high-voltage environment | |
CN103163526A (en) | Ultrasonic Doppler velocimeter | |
EP0257724A2 (en) | Three-electrode sensor for phase comparison and pulse phase adjusting circuit for use with the sensor | |
RU2051476C1 (en) | Method of and device for plasma diagnostics | |
US4192009A (en) | Coulometric device for performing time integration | |
RU520U1 (en) | Passive highly sensitive device for evaluating the level of the microwave field | |
US6259246B1 (en) | Load sensing apparatus and method | |
RU93020716A (en) | PASSIVE HIGHLY SENSITIVE DEVICE FOR INDIVIDUAL USE TO ASSESS THE LEVEL OF UHF-FIELD | |
SU1689763A1 (en) | Radiation sensor | |
SU1441336A1 (en) | Apparatus for monitoring the quality of contacts of electronic units | |
RU2016376C1 (en) | Film thickness measuring device | |
EP3406187A1 (en) | Measuring a property in a body |