RU2252426C2 - Very low frequency electromagnet field imitator and its versions - Google Patents

Very low frequency electromagnet field imitator and its versions Download PDF

Info

Publication number
RU2252426C2
RU2252426C2 RU2003117693/09A RU2003117693A RU2252426C2 RU 2252426 C2 RU2252426 C2 RU 2252426C2 RU 2003117693/09 A RU2003117693/09 A RU 2003117693/09A RU 2003117693 A RU2003117693 A RU 2003117693A RU 2252426 C2 RU2252426 C2 RU 2252426C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
field
output
flat
matching
flat line
Prior art date
Application number
RU2003117693/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003117693A (en
Inventor
С.М. Гальперин (RU)
С.М. Гальперин
А.Ф. Макуренков (RU)
А.Ф. Макуренков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2003117693/09A priority Critical patent/RU2252426C2/en
Publication of RU2003117693A publication Critical patent/RU2003117693A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2252426C2 publication Critical patent/RU2252426C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

FIELD: laboratory tests of operation of aerials and direction finders.
SUBSTANCE: separate uniform field formers are used for both kinds (E- and H-) of waves. Electric field (E) former is disposed inside magnetic field (H) former in such a way that uniform fields formed by both formers could coincide or cross each other in bigger area to create electromagnetic (EH) uniform field at that area. Tested aerial is mounted precisely into the area. Relation between intensities of electric and magnetic field is changed by means of matching dividers mounted at output of signal oscillator. Sonic frequency generator or pulse generators are used as signal oscillator. Any component of field can be changed without making changes in the others.
EFFECT: improved noise immunity; widened range of working frequencies.
3 cl, 3 dwg

Description

Имитатор электромагнитного поля очень низких частот и его вариант относятся к приборам генерации и измерения в области электромагнитных полей. Он предназначен для отработки диаграмм направленности антенн (ДНА) в диапазоне очень низких частот (ОНЧ), отладки в комплексе приборов, включающих в свой состав антенны этого диапазона (напр., грозолокаторы (ГЛ), грозопеленгаторы - дальномеры (ГПД) и др.).A simulator of an electromagnetic field of very low frequencies and its variant relate to devices for generation and measurement in the field of electromagnetic fields. It is designed for working out antenna patterns (BOTTOM) in the very low frequency (VLF) range, debugging in a set of instruments that include antennas of this range (e.g., lightning radars (GL), lightning direction finders - rangefinders (GPA), etc.) .

Грозолокаторы (ГЛ), определяющие координаты (пеленг и дальность) молниевых разрядов, работают на мириаметровых волнах, т.е. на электромагнитных волнах длиной λ>10 км (f<30 кГц). Например, в ГПД “Очаг-2П” ([1], стр.23) магнитные рамочные ферритовые антенны в режимах пеленгации и EH - дальнометрии работают в диапазоне частот f=0,3...7 кГц, пеленгаторы других известных наземных и бортовых грозолокаторов (называемых иногда грозопеленгаторами - дальномерами или штормоскопами) работают в диапазоне частот 3...7 кГц (λ=100...40 км), глобальная навигационная система “Омега” работает на частотах f≅10 кГц и т.д. Создание искусственного электромагнитного (ЕН) поля для отладки ДНА в таком диапазоне волн представляет определенные трудности.Lightning radars (GL), which determine the coordinates (bearing and range) of lightning discharges, operate on myriameter waves, i.e. on electromagnetic waves with a length of λ> 10 km (f <30 kHz). For example, in the GPO “Ochag-2P” ([1], p.23), magnetic frame ferrite antennas in the modes of direction finding and EH - ranging work in the frequency range f = 0.3 ... 7 kHz, direction finders of other known ground and airborne lightning radars (sometimes called lightning direction finders - rangefinders or stormoscopes) operate in the frequency range of 3 ... 7 kHz (λ = 100 ... 40 km), the Omega global navigation system operates at frequencies of f≅10 kHz, etc. The creation of an artificial electromagnetic (ЕН) field for debugging the DND in this wavelength range presents certain difficulties.

Для снятия диаграмм направленности, а также измерения других параметров антенн очень малых размеров по сравнению с длиной волны не обязательно создавать поля излучения, соответствующие области фраунгоферовой дифракции, в которой излучение имеет плоский фронт волны, одинаковые амплитуды и поляризацию в пределах протяженности приемной антенны ([2], стр.259...261). Для таких антенн соотношения фаз поля около отдельных элементов антенны почти одинаково независимы от поворота антенны относительно направления прихода волны и поэтому требование плоского фронта волны снимается. Требование же однородности поля - постоянства амплитуд и поляризации - в пределах протяженности антенны сохраняется. В ([5], стр.49) показано, что электродинамическая задача формирования электромагнитного поля (ЕН) может быть сведена к задаче формирования двух статических полей (Е-) и (Н-) или квазистатических в случае, если используется переменное напряжение.It is not necessary to create radiation fields corresponding to the Fraunhofer diffraction region in which the radiation has a flat wave front, the same amplitudes and polarization within the length of the receiving antenna (2 ], p. 259 ... 261). For such antennas, the phase ratios of the fields near individual antenna elements are almost equally independent of the rotation of the antenna with respect to the direction of wave arrival, and therefore the requirement of a plane wave front is removed. The requirement of field uniformity — the constancy of amplitudes and polarization — is maintained within the antenna extent. It was shown in ([5], p. 49) that the electrodynamic problem of the formation of an electromagnetic field (EH) can be reduced to the problem of the formation of two static fields (E-) and (H-) or quasistatic in the case when an alternating voltage is used.

Известны имитаторы электрического поля для отладки Е-антенн, которые создают электрическое поле с помощью длинных разомкнутых (сопротивление нагрузки ZH=∞) проводных или плоских линий, и имитаторы магнитного поля для отладки Н-антенн, которые создают магнитные поля с помощью короткозамкнутых (ZH=0) проводных или плоских линий, а также с помощью системы колец Гельмгольца ([2], стр.260, [4], стр.66...68, [7], стр.93...96, рис.3.9). При использовании для формирования Е-поля плоской линии расстояние между пластинами должно быть не меньше пятикратной высоты диполя исследуемой антенны, а ширина и длина пластин - не менее пятнадцатикратной высоты диполя ([7], стр.96). При использовании для формирования Н-поля плоской линии напряженность магнитного поля пропорциональна току и обратно пропорциональна ширине линии ([4], стр.66). При использовании для формирования эталонного Н-поля системы колец Гельмгольца расстояние между кольцами должно равняться радиусу колец, а радиус колец должен превышать удвоенную длину ферритового стержня рамки ([7], стр.93, 94). Форма ДНА определяется путем измерения зависимости напряжения на выходе антенны от ее угла поворота, отсчитываемого по взаимному положению стрелки, связанной с антенной, и неподвижной шкалы, отградуированной в градусах поворота антенны в ЕН-поле, или каким-либо другим способом.Known electric field simulators for debugging E-antennas, which create an electric field using long open (load resistance Z H = ∞) wire or flat lines, and magnetic field simulators for debugging H-antennas, which create magnetic fields using short-circuited (Z H = 0) of wire or flat lines, as well as using the Helmholtz ring system ([2], p. 260, [4], p. 66 ... 68, [7], p. 93 ... 96, fig. .3.9). When using a flat line to form the E-field, the distance between the plates should be at least five times the dipole height of the antenna under study, and the width and length of the plates should be at least fifteen times the dipole height ([7], p. 96). When using a flat line to form an H-field, the magnetic field strength is proportional to the current and inversely proportional to the line width ([4], p. 66). When using a system of Helmholtz rings to form the reference H-field, the distance between the rings should be equal to the radius of the rings, and the radius of the rings should exceed twice the length of the ferrite core of the frame ([7], pp. 93, 94). The shape of the BOTTOM is determined by measuring the dependence of the voltage at the output of the antenna from its angle of rotation, measured by the relative position of the arrow associated with the antenna, and a fixed scale, graduated in degrees of rotation of the antenna in the EN field, or by some other method.

Так как в пеленгаторах обычно используется в качестве опорного напряжения сигнал с выхода Е-антенны ([3], стр.25, 517, рис.2.9), т.е. приемо-пеленгаторное устройство использует сигналы одновременно от двух антенн: рамки Н-антенны и вибратора открытой всенаправленной Е-антенны, то для отработки комплекса изделия требуется имитация совместного ЕН-поля, одновременно воздействующего на обе (Е- и Н-) антенны.Since direction finders usually use the signal from the output of the E-antenna as a reference voltage ([3], p. 25, 517, Fig. 2.9), i.e. Since the receiving-and-direction finding device uses signals from two antennas simultaneously: the H-antenna frame and the vibrator of the open omnidirectional E-antenna, then working out the product complex requires simulating the joint ЕН-field simultaneously acting on both (E- and H-) antennas.

Известен имитатор электромагнитного (ЕН) поля очень низких частот ([3], стр.520...522, рис.9.2), использующий однопроводную линию бегущей волны, т.е. линию, нагруженную на волновое сопротивление (ρ)A simulator of an electromagnetic (ЕН) field of very low frequencies is known ([3], pp. 520 ... 522, Fig. 9.2) using a single-wire traveling wave line, i.e. line loaded on wave impedance (ρ)

Figure 00000002
Figure 00000002

где d - расстояние линии от проводящей плоскости;where d is the distance of the line from the conducting plane;

r - радиус провода линии.r is the radius of the line wire.

Однако этот имитатор не обеспечивает формирования однородного поля в области пространства, соизмеримой с геометрическими размерами антенны; не позволяет устанавливать желаемые отношения напряженностей Е/Н; формирует совершенно отличные от реальных соотношения наводимых ЭДС в Е- и Н-антеннах, для устранения чего Е-антенну исследуемого изделия заменяют специальным отрезком прямолинейного проводника, расположенного параллельно испытательной линии; требует для устранения влияния внешних помех работы в экранированной камере.However, this simulator does not ensure the formation of a uniform field in the space region commensurate with the geometric dimensions of the antenna; does not allow to establish the desired E / H tension ratios; generates completely different from the real ratios of the induced EMF in the E- and H-antennas, to eliminate which the E-antenna of the test product is replaced with a special piece of straight-line conductor located parallel to the test line; requires to eliminate the influence of external interference in the shielded camera.

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) является имитатор электромагнитного поля, использующий плоскую линию из широких металлических, например, алюминиевых пластин ([4], стр.66, [6], стр.50, [7], стр.96). Соотношение электрического и магнитного полей, создаваемых такой плоской линией, нагруженной на сопротивление Zн, определяется выражением (2) ([5], стр.50):Of the known technical solutions, the closest (prototype) is an electromagnetic field simulator using a flat line of wide metal, for example, aluminum plates ([4], p. 66, [6], p. 50, [7], p. 96) . The ratio of electric and magnetic fields created by such a flat line loaded on the resistance Z n is determined by the expression (2) ([5], p. 50):

Figure 00000003
Figure 00000003

где ZH - сопротивление нагрузки плоской линии;where Z H is the load resistance of the flat line;

W - волновое сопротивление плоской линии.W is the wave impedance of a flat line.

При ZH=0 существует только магнитное поле, при ZH=∞ существует только электрическое поле. Для имитации ЕН-поля в волновой зоне значение нагрузки определяют по формуле (3), обеспечивая режим бегущей волны:At Z H = 0, there is only a magnetic field, at Z H = ∞ there is only an electric field. To simulate the EN field in the wave zone, the load value is determined by the formula (3), providing a traveling wave mode:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для подбора нужного характера нагрузки, обеспечивающей соотношение полей в плоской линии, близкое к соотношению полей от реального источника, рекомендуют двухполюсник, состоящий из LCR элементов.To select the desired nature of the load, providing a field ratio in a flat line close to the field ratio from a real source, a two-terminal device consisting of LCR elements is recommended.

Однако прототип обладает рядом недостатков:However, the prototype has several disadvantages:

- напряженность как электрической, так и магнитной составляющих суммарного электромагнитного поля существенно меньше, чем в случае формирования поля только одного вида (Е-поле при ZH=∞ или Н-поле при ZH=0),- the strength of both the electric and magnetic components of the total electromagnetic field is significantly less than in the case of the formation of a field of only one type (E-field at Z H = ∞ or H-field at Z H = 0),

- исключена возможность варьирования отношением напряженностей Е/Н при неизменном значении напряженности одного из компонент поля (Е или Н),- excluded the possibility of varying the ratio of the intensities E / N with a constant value of the intensity of one of the field components (E or H),

- наличие реактивных элементов L и С в нагрузке уменьшает полосу частот, формируемых устройством,- the presence of reactive elements L and C in the load reduces the frequency band formed by the device,

- низка однородность поля в вертикальной плоскости ([4], стр.67),- low field uniformity in the vertical plane ([4], p. 67),

- объем области однородности ЕН-поля при изменении отношения Е/Н не определен,- the volume of the region of uniformity of the EN field when changing the E / H ratio is not defined,

- близлежащие предметы и внешние помехи влияют на формирование электромагнитного поля ([6], стр.70, [3], стр.520), вызывая погрешности измерения.- nearby objects and external interference affect the formation of the electromagnetic field ([6], p. 70, [3], p. 520), causing measurement errors.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства, которое устраняет недостатки прототипа, а именно:The task of the invention is to develop a device that eliminates the disadvantages of the prototype, namely:

- обеспечивает получение ЕН-поля более высокой напряженности, соответствующей условиям формирования поля только одного вида,- provides an EN field of higher intensity corresponding to the formation conditions of the field of only one kind,

- формирует область пространства с однородным ЕН-полем, превышающую геометрические размеры антенны,- forms a region of space with a uniform EN field that exceeds the geometric dimensions of the antenna,

- обеспечивает более широкий диапазон рабочих очень низких частот (ОНЧ),- provides a wider range of working very low frequencies (VLF),

- повышает помехоустойчивость от внешних полей, уменьшает влияние близлежащих предметов,- increases noise immunity from external fields, reduces the influence of nearby objects,

- обеспечивает возможность изменения одной из компонент поля при неизменном значении другой компоненты электромагнитного поля.- provides the ability to change one of the components of the field at a constant value of the other components of the electromagnetic field.

Можно формировать однородное электромагнитное (ЕН) поле в определенной области пространства как области совпадающих или пересекающихся в большей своей части однородных электрического (Е) и магнитного (Н) полей, создаваемых соответствующими раздельными, но конструктивно определенным образом совмещенными формирователями электрического (Е) и магнитного (Н) полей. Решение поставленной задачи достигается при двух вариантах построения имитатора электромагнитного (ЕН) поля ОНЧ, связанных единым изобретательским замыслом.It is possible to form a homogeneous electromagnetic (EH) field in a certain region of space as areas of coinciding or intersecting for the most part homogeneous electric (E) and magnetic (H) fields created by the corresponding separate, but structurally defined way, combined electric (E) and magnetic ( H) fields. The solution to this problem is achieved with two options for constructing a simulator of the electromagnetic (EH) field of the VLF, connected by a single inventive concept.

1. В первом варианте в имитатор электромагнитного (ЕН) поля, содержащий плоскую линию, состоящую из верхней и нижней металлических пластин, и генератора сигналов, введена еще одна плоская линия таким образом, что нижние пластины плоских линий совмещены, верхние пластины плоских линий разделены электроизолирующей прокладкой, верхняя пластина внешней линии короткозамкнута с нижней общей пластиной со стороны, противоположной входу плоских линий, внутренняя плоская линия разомкнута, вход внутренней плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле, соединен с выходом согласующего Е-делителя, вход внешней плоской линии, формирующей магнитное (Н) поле, соединен с выходом согласующего Н-делителя, входы согласующих делителей соединены с выходом генератора сигналов, входы и выходы всех элементов схемы с нулевым потенциалом соединены.1. In the first embodiment, in a simulator of an electromagnetic (ЕН) field containing a flat line consisting of upper and lower metal plates and a signal generator, another flat line is introduced so that the lower plates of the flat lines are aligned, the upper plates of the flat lines are separated by an electrically insulating with a gasket, the upper plate of the outer line is short-circuited with the lower common plate from the side opposite to the entrance of the flat lines, the inner flat line is open, the input of the inner flat line forming the electric (E) field connected to the output of the matching E-divider, the input of an external flat line forming a magnetic (H) field, connected to the output of the matching H-divider, the inputs of the matching dividers are connected to the output of the signal generator, the inputs and outputs of all elements of the circuit with zero potential connected.

2. Во втором варианте в имитатор электромагнитного (ЕН) поля, содержащий плоскую линию, состоящую из верхней и нижней металлических пластин, и генератора сигналов, введена система колец Гельмгольца таким образом, что разомкнутая плоская линия размещена внутри системы колец Гельмгольца, вход разомкнутой плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле, соединен с выходом согласующего Е-делителя, вход системы колец Гельмгольца, формирующих магнитное (Н) поле, соединен с выходом согласующего Н-делителя, входы согласующих делителей соединены с выходом генератора сигналов, входы и выходы всех элементов схемы с нулевым потенциалом соединены.2. In the second embodiment, a Helmholtz ring system is introduced in such a way that an open flat line is placed inside the Helmholtz ring system, an open flat line input is introduced into the electromagnetic (ЕН) field simulator containing a flat line consisting of upper and lower metal plates and a signal generator forming an electric (E) field is connected to the output of the matching E-divider, the input of the Helmholtz ring system forming a magnetic (H) field is connected to the output of the matching H-divider, the inputs of the matching dividers are connected with the output of the signal generator, the inputs and outputs of all elements of the circuit with zero potential are connected.

Таким образом в обоих вариантах формирователь электрического (Е) поля, состоящий из двух параллельных металлических листов, помещен конструктивно внутри формирователя магнитного (Н) поля. Металлические листы разомкнутой плоской линии, обладая экранирующим эффектом, могут при этом ослабить напряженность магнитного поля. Однако в диапазоне ОНЧ эффект экранирования магнитного поля тонким металлическим листом незначителен. Для его оценки рассмотрим подробнее механизм и величину экранирования ([8], стр.152...168). Согласно теории поля эффективность экранирования зависит от трех факторов: потерь из-за отражения от внешней поверхности экрана (R), потерь поглощения материалом экрана (А) и потерь из-за отражения внутри экрана (В). Форма сплошного экрана значения не имеет. В ближней зоне (зона индукции r≤λ/6) составляющие Е- и Н-поля учитываются по отдельности.Thus, in both versions, the electric (E) field shaper, consisting of two parallel metal sheets, is structurally placed inside the magnetic (H) field shaper. Metal sheets of an open flat line, having a screening effect, can weaken the magnetic field strength. However, in the VLF range, the effect of shielding the magnetic field with a thin metal sheet is negligible. To evaluate it, let us consider in more detail the mechanism and amount of shielding ([8], p. 152 ... 168). According to field theory, shielding efficiency depends on three factors: loss due to reflection from the outer surface of the screen (R), loss of absorption by the material of the screen (A), and loss due to reflection inside the screen (B). The shape of the solid screen does not matter. In the near zone (induction zone r≤λ / 6) the components of the E- and H-fields are taken into account separately.

Потери из-за отражения внутри экрана (В) относительно невелики по сравнению с потерями поглощения (А), которые пропорциональны произведению:Losses due to reflection inside the screen (B) are relatively small compared to the absorption losses (A), which are proportional to the product:

Figure 00000005
Figure 00000005

где d [мм] - толщина экрана;where d [mm] is the thickness of the screen;

f [МГц] - частота;f [MHz] is the frequency;

μ - магнитная проницаемость материала;μ is the magnetic permeability of the material;

G - проницаемость материала относительно меди.G is the permeability of the material relative to copper.

Для немагнитного материала, имеющего μ=1, G=0,1, на частотах f=1...10 кГц (диапазон ОНЧ) при толщине экрана d=0,8 мм потери на поглощение для всех видов поля составляют 1...10 дБ, а потери на отражение магнитного поля составляют 30...60 дБ. Можно отметить, что приведенные в [8] общего характера зависимости величины потерь на отражение (R) магнитного поля от частоты в пределах частот 1,0...100 кГц и магнитной проницаемости экрана в пределах μ=1...1000 достаточно неопределенные и надежнее опираться на экспериментальные данные.For a non-magnetic material having μ = 1, G = 0.1, at frequencies f = 1 ... 10 kHz (VLF range) with a screen thickness d = 0.8 mm, the absorption loss for all types of fields is 1 ... 10 dB, and the reflection loss of the magnetic field is 30 ... 60 dB. It can be noted that the dependences of the magnitude of the reflection loss (R) of the magnetic field on the frequency in the frequency range of 1.0 ... 100 kHz and the magnetic permeability of the screen in the range μ = 1 ... 1000 are rather uncertain and reliably rely on experimental data.

В ([9], стр.150) на основании экспериментальных исследований показано, что при полном экранировании магнитных ферритовых антенн металлом (дюралевые листы толщиной 0,8...1,0 мм) на частоте 7 кГц выходное напряжение антенн уменьшается в 1,4 раза (3 дБ). В соответствии с формулой (4) эффект экранирования на более низких частотах будет уменьшаться. Подобные потери могут быть легко скомпенсированы (при необходимости) соответствующим увеличением тока в формирователе магнитного поля, так как известно, что напряженность магнитного поля пропорциональна току.In (9, p. 150), on the basis of experimental studies, it was shown that with full screening of magnetic ferrite antennas with metal (duralumin sheets 0.8 ... 1.0 mm thick) at a frequency of 7 kHz, the output voltage of the antennas decreases by 1, 4 times (3 dB). In accordance with formula (4), the effect of screening at lower frequencies will decrease. Such losses can be easily compensated (if necessary) by a corresponding increase in the current in the magnetic field driver, since it is known that the magnetic field is proportional to the current.

На фиг.1 изображена схема имитатора ЕН-поля очень низких частот в варианте (1), содержащая две плоские линии, причем внешняя плоская линия короткозамкнута и формирует магнитное (Н) поле, а внутренняя плоская линия разомкнута и формирует электрическое (Е) поле; на фиг.2 изображена схема имитатора ЕН-поля очень низких частот в варианте (2), включающая разомкнутую плоскую линию, которая формирует электрическое (Е) поле, и систему из 3-х колец Гельмгольца, которая формирует магнитное (Н) поле; на фиг.3 изображена блок-схема имитатора электромагнитного (ЕН) поля очень низких частот.Figure 1 shows a diagram of a very low frequency EH field simulator in embodiment (1) containing two flat lines, the outer flat line being short-circuited and forming a magnetic (H) field, and the inner flat line open and forming an electric (E) field; figure 2 shows a diagram of a simulator of the EN field of very low frequencies in option (2), including an open flat line that forms an electric (E) field, and a system of 3 Helmholtz rings, which forms a magnetic (H) field; figure 3 shows a block diagram of a simulator of an electromagnetic (EH) field of very low frequencies.

На фиг. 1...3 обозначены:In FIG. 1 ... 3 are indicated:

1 - нижняя пластина, общая для плоских линий, формирующих электрическое (Е) поле и магнитное (Н) поле;1 - bottom plate common for flat lines forming an electric (E) field and a magnetic (H) field;

2 - верхняя пластина внутренней плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле;2 - the upper plate of the inner flat line forming the electric (E) field;

3 - верхняя пластина внешней плоской линии, формирующей магнитное (Н) поле;3 - the upper plate of the outer flat line forming a magnetic (H) field;

4 - электроизолирующая прокладка (текстолит, пластмасса или фанера);4 - electrical insulating gasket (textolite, plastic or plywood);

5 - провода короткого замыкания пластин внешней плоской линии, формирующей магнитное (Н) поле;5 - short circuit wires of the plates of an external flat line forming a magnetic (H) field;

6 - электрическое соединение (контакт);6 - electrical connection (contact);

7 - генератор сигналов;7 - signal generator;

8 - блок сопрягающих Е- и Н-делителей;8 - block mating E - and H-dividers;

9, 10, 11 - три идентичных кольца Гельмгольца;9, 10, 11 - three identical Helmholtz rings;

12 - формирователь электрического (Е) поля (разомкнутая внутренняя плоская линия, формирующая электрическое (Е) поле);12 - shaper of the electric (E) field (open internal flat line forming the electric (E) field);

13 - формирователь магнитного (Н) поля (короткозамкнутая внешняя плоская линия или система колец Гельмгольца).13 - shaper of magnetic (H) field (short-circuited external flat line or Helmholtz ring system).

В первом варианте выход сопрягающего Е-делителя (8Е) соединен с верхней пластиной (2) плоской линии фopмиpoвaтeля электрического (Е) поля (12), выход сопрягающего Н-делителя (8Н) соединен с верхней пластиной (3) формирователя магнитного (Н) поля (13), входы согласующих делителей (8Е) и (8Н) соединены с выходом “0” генератора сигналов (7“0”), общая пластина (1) плоских линий соединена с выходами “0” генератора сигналов (7“0”) и согласующих делителей (8“0”).In the first embodiment, the output of the mating E-divider (8E) is connected to the upper plate (2) of the flat line of the electric (E) field former (12), the output of the mating H-divider (8H) is connected to the upper plate (3) of the magnetic (H) former fields (13), inputs of matching dividers (8E) and (8H) are connected to the “0” output of the signal generator (7 “0”), a common plate (1) of flat lines is connected to the outputs “0” of the signal generator (7 “0” ) and matching divisors (8 “0”).

Во втором варианте выход сопрягающего Е-делителя (8Е) соединен с верхней пластиной (2) плоской линии формирователя электрического (Е) поля (12), выход сопрягающего Н-делителя (8Н) соединен с входом (13) системы колец Гельмгольца (9, 10, 11), входы согласующих делителей (8Е) и (8Н) соединены с выходом генератора сигналов (7), нижняя пластина (1) плоской линии формирователя электрического (Е) поля (12“0”) соединена с выходами “0” колец (9, 10, 11) Гельмгольца (13“0”), с выходом “0” генератора сигналов (7“0”) и согласующих делителей (8“0”).In the second embodiment, the output of the mating E-divider (8E) is connected to the upper plate (2) of the flat line of the electric (E) field driver (12), the output of the mating H-divider (8H) is connected to the input (13) of the Helmholtz ring system (9, 10, 11), the inputs of the matching dividers (8E) and (8H) are connected to the output of the signal generator (7), the lower plate (1) of the flat line of the electric (E) field driver (12 “0”) is connected to the outputs “0” of the rings (9, 10, 11) Helmholtz (13 “0”), with the output “0” of the signal generator (7 “0”) and matching dividers (8 “0”).

Для работы исследуемую антенну помещают в центр пространства между общей пластиной и верхней пластиной внутренней плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле. Изменяя контролируемый угол положения исследуемой антенны и замеряя напряжение на ее выходе при каждом зафиксированном угле, определяют диаграмму направленности. Контролирование угла положения исследуемой антенны осуществляют любым доступным способом, например механическим с помощью стрелки, закрепленной на антенне, и шкалы, закрепленной на пластине плоской линии, или оптическим.For operation, the studied antenna is placed in the center of the space between the common plate and the upper plate of the internal flat line forming an electric (E) field. By changing the controlled angle of the studied antenna and measuring the voltage at its output at each fixed angle, determine the radiation pattern. The angle of the position of the antenna under study is controlled by any available method, for example, mechanically using an arrow fixed to the antenna and a scale fixed to a flat line plate, or optical.

Для выполнения заявляемого устройства могут быть использованы приборы, материалы, выпускаемые отечественной промышленностью.To perform the inventive device can be used devices, materials manufactured by domestic industry.

В качестве генератора сигналов может быть использован генератор звуковых частот, например, типа Г3-35. В случае необходимости при работе по спектру сигналов можно использовать генератор импульсов, длительность импульса τ должна быть согласована с требуемым спектром, учитывая, что в полосе

Figure 00000006
содержится 90% всей энергии сигнала прямоугольной формы ([10], стр.57). Для согласующих делителей можно использовать как омические, так и емкостные сопротивления. Плоские линии будут жесткими и легкими, если для них использовать дюралевые листы толщиной 0,5...1 мм. Кольца Гельмгольца лучше изготовить не из металлического прутка или трубки, а из радиочастотного кабеля [6], так как это исключит влияние на результаты измерения окружающих предметов и внешних помех.As a signal generator, an audio frequency generator, for example, type G3-35, can be used. If necessary, when working on the spectrum of signals, you can use a pulse generator, the pulse duration τ must be consistent with the desired spectrum, given that in the band
Figure 00000006
contains 90% of the total energy of a square wave signal ([10], p. 57). For matching dividers, you can use both ohmic and capacitive resistances. Flat lines will be hard and light if you use duralumin sheets with a thickness of 0.5 ... 1 mm for them. Helmholtz rings are best made not from a metal rod or tube, but from a radio-frequency cable [6], as this will exclude the influence of surrounding objects and external noise on the measurement results.

Использование предлагаемого имитатора электромагнитного (ЕН) поля очень низких частот или его варианта в лабораторных или заводских условиях при разработке, исследовании, испытаниях, промышленном производстве приборов, работающих с использованием электромагнитных полей в диапазоне очень низких частот, позволит при искусственном формировании в зоне индукции области однородного квазистатического электромагнитного поля повысить точность и качество таких приборов.The use of the proposed simulator of an electromagnetic (EH) field of very low frequencies or a variant thereof in laboratory or factory conditions during the development, research, testing, industrial production of devices operating using electromagnetic fields in the very low frequency range will allow homogeneous regions to be formed artificially quasistatic electromagnetic fields increase the accuracy and quality of such devices.

Список литературыList of references

1. Гальперин С.М. и др. (всего 9 фамилий). Грозопеленгатор - дальномер “Очаг-2П”. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.1. Halperin S.M. and others (total 9 names). Lightning direction finder - rangefinder “Hearth-2P”. L .: Gidrometeoizdat, 1988.

2. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерения параметров антенно-фидерных устройств. М.: Связь, 1972.2. Fradin A.Z., Ryzhkov E.V. Measurement of the parameters of antenna-feeder devices. M .: Communication, 1972.

3. Кукес И.С. и др. Основы радиопеленгации. М.: Сов. Радио, 1964.3. Kukes I.S. and other Fundamentals of direction finding. M .: Sov. Radio, 1964.

4. Бару Н.В., Кононов И.И., Соломоник М.Е. Радиопеленгаторы - дальномеры ближних гроз. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.4. Baru N.V., Kononov I.I., Solomonik M.E. Radio direction finders - rangefinders of near thunderstorms. L .: Gidrometeoizdat, 1976.

5. Пащенко Е.Г. К вопросу об измерениях рамочных антенн. - Вопросы радиоэлектроники, 1963, сер.XII, вып.10, с.47-53.5. Pashchenko EG On the measurement of loop antennas. - Questions of radio electronics, 1963, ser.XII, issue 10, p. 47-53.

6. Хомич В.И. Ферритовые антенны. Измерения в стандартном поле. М.: Энергия, 1969.6. Khomich V.I. Ferrite antennas. Measurements in a standard field. M .: Energy, 1969.

7. Гейн Э.Э., Курганов Л.С. Техника измерения напряженности поля радиоволн. М.: Связь, 1967.7. Gein E.E., Kurgan L.S. Technique for measuring the field strength of radio waves. M .: Communication, 1967.

8. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984.8. Knyazev A.D. Elements of the theory and practice of ensuring the compatibility of electronic equipment. M .: Radio and communications, 1984.

9. Степаненко В.Д., Гальперин С.М. Радиотехнические методы исследования гроз. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.9. Stepanenko V.D., Halperin S.M. Radio engineering methods for the study of thunderstorms. L .: Gidrometeoizdat, 1983.

10. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. радио, 1971.10. Gonorovsky I.S. Radio circuits and signals. M .: Sov. Radio, 1971.

Claims (2)

1. Имитатор электромагнитного поля очень низких частот, содержащий плоскую линию, состоящую из верхней и нижней металлических пластин, и генератор сигналов, отличающийся тем, что дополнительно введена еще одна плоская линия таким образом, что нижние пластины плоских линий совмещены, верхние пластины плоских линий разделены электроизолирующей прокладкой, верхняя пластина внешней плоской линии короткозамкнута с нижней общей пластиной со стороны, противоположной входу плоских линий, внутренняя плоская линия разомкнута, вход внутренней плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле, соединен с выходом согласующего Е-делителя, вход внешней плоской линии, формирующей магнитное (Н) поле, соединен с выходом согласующего Н-делителя, входы согласующих делителей соединены с выходом генератора сигнала, а входы и выходы элементов схемы с нулевым потенциалом соединены.1. A simulator of an electromagnetic field of very low frequencies, containing a flat line consisting of upper and lower metal plates, and a signal generator, characterized in that it is additionally introduced another flat line so that the lower plates of the flat lines are aligned, the upper plates of the flat lines are divided electrically insulating gasket, the upper plate of the outer flat line is short-circuited with the lower common plate from the side opposite to the entrance of the flat lines, the inner flat line is open, the input of the inner The line that forms the electric (E) field is connected to the output of the matching E-divider, the input of the external flat line that forms the magnetic (H) field is connected to the output of the matching H-divider, the inputs of the matching dividers are connected to the output of the signal generator, and the inputs and outputs of circuit elements with zero potential are connected. 2. Имитатор электромагнитного поля очень низких частот, содержащий плоскую линию, состоящую из верхней и нижней металлических пластин, и генератор сигналов, отличающийся тем, что дополнительно введена система колец Гельмгольца таким образом, что разомкнутая плоская линия размещена внутри системы колец Гельмгольца, вход разомкнутой плоской линии, формирующей электрическое (Е) поле, соединен с выходом согласующего Е-делителя, вход системы колец Гельмгольца, формирующей магнитное (Н) поле, соединен с выходом согласующего Н-делителя, входы согласующих делителей соединены с выходом генератора сигналов, а входы и выходы элементов схемы с нулевым потенциалом соединены.2. A simulator of an electromagnetic field of very low frequencies, containing a flat line consisting of upper and lower metal plates, and a signal generator, characterized in that an additional Helmholtz ring system is introduced in such a way that an open flat line is placed inside the Helmholtz ring system, the input is open flat the line forming the electric (E) field is connected to the output of the matching E-divider, the input of the Helmholtz ring system forming the magnetic (H) field is connected to the output of the matching H-divider, the inputs are reads dividers connected to the output of the signal generator and input and output elements with zero potential circuit connected.
RU2003117693/09A 2003-06-17 2003-06-17 Very low frequency electromagnet field imitator and its versions RU2252426C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117693/09A RU2252426C2 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Very low frequency electromagnet field imitator and its versions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117693/09A RU2252426C2 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Very low frequency electromagnet field imitator and its versions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003117693A RU2003117693A (en) 2004-12-10
RU2252426C2 true RU2252426C2 (en) 2005-05-20

Family

ID=35820893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003117693/09A RU2252426C2 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Very low frequency electromagnet field imitator and its versions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2252426C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАРУ Н.В. и др., Радиопеленгаторы – дальномеры ближних гроз, Ленинград, "Гидрометеоиздат", 1976, с.66. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6975111B2 (en) Method and device for measuring intensity of electromagnetic field, method and device for measuring current-voltage distribution, and method for judging quality of electronic device, and electronic device thereof
US7459917B2 (en) Measuring method for electromagnetic field intensity and apparatus therefor, measuring method for electromagnetic field intensity distribution and apparatus therefor, measuring method for current and voltage distributions and apparatus therefor
US9699678B2 (en) Plane wave generation within a small volume of space for evaluation of wireless devices
CN105467235A (en) Method and device used for testing interference of electromagnetic radiation on cable
ES2539402T3 (en) Method and device for characterization of physical properties of a target volume by electromagnetic inspection
CN106707210A (en) Traveling wave calibration method based on near-field probe spatial resolution of transmission line
RU2107313C1 (en) Method of geophysical studies of holes of complex configuration based on usage of directed wide-band electromagnetic pulses excited by cylindrical slot array
US2630472A (en) Method and apparatus for inspecting cavities
RU2723924C1 (en) Method of forming extended test zones of homogeneous linearly polarized electromagnetic field
Schmitt Transients in cylindrical antennae
Cao et al. Evaluation of pavement system based on ground-penetrating radar full-waveform simulation
RU2252426C2 (en) Very low frequency electromagnet field imitator and its versions
Jomaa et al. Development of a 3D scanning system for magnetic near-field characterization
JP2005134169A (en) Electromagnetic field measuring method, measuring device and semiconductor device
Klingler et al. On the use of 3-D TEM cells for total radiated power measurements
Tsigros et al. Radiated immunity in reverberation and semianechoic rooms: conditions for equivalence
Li et al. Numerical treatment for time domain integral equations of thin wire structures in half-space configuration
loan Petrariu et al. Real-time 3D near-field visualization using LED Field Sensors
Atanasković et al. Study of Loop Probe Dimensions Influence on a Probe Calibration Factor in Near-Field Measurements
Ishigami et al. Improvement of folded rhombic antenna for transient electromagnetic-field radiator
Nagaraja et al. Electric Field Pattern Measurements of Acoustically Driven Piezoelectric Field Emitters
Fomin et al. A Probe for Measuring the Amplitude-Phase Current Distribution along the Localizer Antenna Array
Carlsson et al. Numerical FDTD simulations of a validation case for small antenna measurements in a reverberation chamber
Echigo et al. A new probe for the measurement of the VHF surface currents on the metal body
Randa Correction factor for nonplanar incident field in monopole calibrations

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090618