Устройство для регистрации пространственного распределения электромагнитного поля

Союз СоветсиинСоциал нстичесиилреспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл,с присоединением заявки М С 01 й 29/08 3 Ьеударвенай кюмнтет СССР ле делам нзобретеннй н отнритнй(53) УДК 621, .317(088.8) И.ф. СтруковВоронежский ордена Ленина государственный-университетим, Ленинского комсомола(,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к радиотехнике,Известно устройство для регистра"ции пространственного распределенияэлектромагнитного поля, содержащеемногоэлементную систему датчиков,приемную антенну опорного канала,подключенную к входу блока квадратурной обработки сигналов, выход которого соединен с индикатором, а также.электронный коммутатор, подключенныйк развертке индикатора Г 13,Однако известное устройство необеспечивает высокую точность из-забольшого возмущающего воздействия наанализируемое электромагнитное поле.Цель изобретения - повышение точности,Эта цель достигается тем, что визвестном устройстве многоэлементнаясистема датчиков выполнена в виде переотражающих вибраторов .резонанснойдлины, размещенных на приемной стороне поглощающей подложки и соединенных с нелинейными сопротивлениями,например, полупроводниковыми диодами,перед приемной стороной поглощающейподложки установлена введенная дополнительная приемная антенна, которая подключена к второму входу блокаквадратурной обработки сигналов,при этом нелинейные сопротивленияподключены к управляющим выходам тоэлектронного .коммутатора число кото"фрых равно сумме количества строк истолбцов многоэлементной системы датчиковв.На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; на 15фиг. 2 - функциональная, схема блокаквадратурной обработки сигналов;на фиг. 3 " конструкция многдэлементной системы датчиков.Устройство для регистрации про"странственного распределения электромагнитного поля содержит многоэлементную, систему 1 датчиков, приемную антенну 2 опорного канала, под 3 930 1595 10 5 20 ключенную к входу блока 3 квадратурной обработки сигналов, выход которого соединен с индикатором 11, а также электронный коммутатор 5, подключенный к развертке индикатора 11, приэтом многоэлементная система 1 датчиков выполнена в виде переотражающих вибраторов 6 резонансной длины, размещенных на приемной стороне поглощающей подложки 7 и соединенных снелинейными сопротивлениями, например, полупроводниковыми диодами 8,.перед приемной стороной поглощающейподложки 7 установлена дополнительная приемная антенна 9, которая подключена к второму входу блока 3 квадратурной обработки сигналов, а полупроводниковые диоды 6 подключены куправляющим выходам электронногокоммутатора 5, число которых равносумме количества строк в и столбцовмногоэлементной системы 1 датчиков,Переотражающие вибраторы 6 с полупроводниковыми диодами 8 включеныв узлах матричной структуры, образованной непересекающимися электрическими шинами 10 и 11 строк в истолбцов и, причем, например, анодыполупроводниковых диодов 8 соединены с электрическими шинами 10 строк,а катоды - с электрическими шинами11 столбцов,Блок 3 квадратурной обработки сигналов состоит из расщепителя 12 опорного сигнала, расщепителя 13 сигнала, фазовращателя 111, перемножителя 15 и перемножителя 16, селекторов 17 и 18, квадраторов 19 и 20 и сум" матора 21.Устройство работает следующим образом.Генератор 22 с помощью излучающей антенны 23 облучает электромагнитнойволной объект 211, амплитудное распределение которого или голограмму необходимо зарегистрировать, Регистрация осуществляется с помощью многоэлементной системы 1 датчиков, образующей растр и состоящей из щф ипереотражающих вибраторов 6, нагруженных на полупроводниковые диоды 8.На полупроводниковые диоды 8 по определенной программе с помощью электронного коммутатора 5 поступает управляющее напряжение с генератора 25.Под действием этого управляющегонапряжения изменяется сопротивлениеполупроводниковых диодов 8, а следовательно, и величина тока, наводимо 25 30 35 40 45 50 55 го в переотражающих вибраторах 6электромагнитным полем. Это приводитк модуляции рассеянного электромагнитного поля тем переотражающим вибратором 6, на полупроводниковый диод 8которого подано переменное управляющее напряжение,Величина наводимого тока зависитне только от сопротивления полупроводниковых диодов 8, но и от длиныпереотражающих вибраторов 6, дости-.гая максимального значения при ихрезонансной длине. При этом амплитуда наводимого тока,а следовательно,рассеянного электромагнитного поля,в десятки и сотни раз больше, чемдля ненастроенных в резонанс переотражающих вибраторов, Таким образом, используя переотражающие вибраторы 6 резонансной длины, существенно увеличивают чувствительность устройства при регистрации пространственной структуры электромагнитного поля.С помощью электронного коммутатора 5 осуществляется также разверткапространственной структуры электромагнитного поля в последовательностьмодулированных сигналов, несущих информацию об амплитуде и фазе анализируемого электромагнитного поля.Сигналы, рассеянные всеми переотражающими вибраторами 6, принимаютсяприемной антенной 9 и поступают вблок 3 квадратурной обработки сигналов,Если амплитудно-фазовое распределение исследуемого электромагнитногополя в области размещения многоэлементной системы 1 имеет вид1(х 1 у)созхой+ М(ху)3, то при взаимодействии этого поля с переотражающим вибратором 6, сопротивление полупроводникового диода 8 которогоменяется по гармоническому закону,сигнал на выходе приемной антенны 9без учета направленных свойств этойантенны и переотражающих вибраторов 6и в предположении,что размеры многоэлементной системы 1 намного меньшерасстояния г, имеет вид 0 т(ху)соьЯйхсо 51 иой+Ю (х 1 у) + Кг), где О - постоянная; Й - частота модуляции рассеянного электромагнитного поля;ъ 40 частота электромагнитной волныгенератора 22; Г(ху),Ч(х у) - законы амплитудного и фазового распределения электромагнитного поля в области размещения переотражающих виб20 формула изобретения Устройство для регистрации пространственного распределения элект" ромагнитного поля, содержащее многоэлементную систему датчиков, приемную антенну опорного канала, подключенную к входу блока квадратурной обработки сигналов, выход которого 5 9301 раторов 6; г - расстояние от управляемого переотражающего вибратора 6 до приемной антенны 9; К - дополнительный фазовый сдвиг, приобретаемый электромагнитным полем при его распространении от переотражающего вибратора 6 до приемной антенны 9.Если многоэлементная система 1 датчиков не согласована со средой распространения электромагнитного 10 поля, то она будет также рассеивать анализируемое поле, и на вход приемной антенны 9 кроме модулированного сигнала будет воздействовать не- модулированное фоновое колебание, 15 В результате этого воздействия на выходе приемной антенны 9 полвляет- сЯ сигнал Оф соэ(ир 1 Уф), котоРый используется в качестве опорного при получении голограмм.Однако наличие фонового сигнала не позволяет осуществить независимую регистрацию чисто амплитудного распределения электромагнитного поля. 25Для независимой регистрации комплексно-сопряженных голограмм и амплитудного распределения электромагнитного поля в устройстве формируется искусственная опорная волна. Для это го с помощью приемной антенны 2 устанавливается часть немодулированного электромагнитного поля, излученного антенной 23 или отраженного от обьекта 24.35Сигналы с выходов приемных антенн 2 и 9 поступают в блок квадратурной обработки, где каждый иэ них расщепляется на два. Затем один иэ расщепленных опорных сигналов расщепителем 12 преобразуется в ортогональный другому с помощью фазовращателявыходов расщепителя 13 снимаются сигналы01=0=С 01 (ху) со 5 ЯСсо 5 Гъч 45+ Ч(ху) + Кг 1+ Оф сов(ире+%р )3, а с выхода расщепителя 12 и выхода фаэовращателя 14 снимаются опорные сигналыОо - СОО. СО (идСЖ Чои . ф = СОр соэ(иойЧр+)Для устранения влияния фонового сигнала на качество получаемых голо- . грамм сигналы О и ОО О и О перемножаются в перемножителях 15 и 16.55При квадратичной характеристике перемножителей 15 и 16 напряжения 01 и 0 на выходах селекторов 17 и 18, осуществляющих селекцию сигна 59 6 .лов с перемножителей 15 и 16 на час тоте модуляции.Я, равныОд = Сфр Я(ху) соейсо 5 Ч (х.у) ф К "Чр 1Оц = С 30 о ОГ(х 1 у) созехыпУ (х 1 у)+ Кг о 1Напряжения Оу и 0 представляющие собой две комплексно-сопряженные голограммы,. непосредственно с выходов селекторов 17 и 18 или после детектирования с помощью линейных или син-хронных детекторов подаются на индикатор 4, например электронный осциллограф, телевизионную систему.Для регистрации распределения интенсивности анализируемого полл напряжения О и 0; возводятся в квадрат с помощью квадраторов 19 и 20, низкочастотные составляющие выходных сигналов которых суммируются, С выхода сумматора 21 сигнал Е = сопвй х х Г (ху) подается на индикаторСинхронно со сканированием области анализа электромагнитного поля электронным коммутатором 5 осуществ" ляется двумерная развертка луча индикатора 4, так что видимое изображение на экране индикатора 4 адэкватно отображает распределение интенсивности электромагнитного полл или голограмму обьекта 24.Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность регистрации. Это достигается уменьшением возмущающего воздействия на анализируемое электромагнитное поле благодаря уменьп 1 чшению в + раз количества электрических шин, связывающих датчики многоэлементной системы с управляющими выходами электронного коммутатора, а также благодаря тому, что в каждый момент времени только один датчик многоэлементной системы работает в режиме резонанса, а остальные датцики - в режиме холостого хода и слабо возмущают анализируемое электро" магнитное поле.соединен с индикатором, а такжеэлектронный коммутатор, подключенныйк развертке индикатора, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, многоэлементнаясистема датчиков выполнена в видепереотражающих вибраторов резонансной длины, размещенных на приемнойстороне поглощающей подложки и соединенных с нелинейными сопротивлениями, 10например, полупроводниковыми диодами, перед приемной стороной поглощающей подложки установлена введенная дополнительная приемная антенна,которая .подключена к второму входублока квадратурной обработки сигналов, при этом нелинейные сопротивления подключены к управляющим выходам электронного коммутатора, числокоторых равно сумме количества строки столбцов многоэлементной системыдатчиков,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент ФРГ Ю 2017190,кл, С 02 В 27/00; опублик. 1971930 159 Составитель А. КузнецовРедактор В. Лазаренко Техред Л, Пекарь Корректор В, Синицкая Тираж 719 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий113035, Москва, В, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 3459/57 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4