РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

Таким образом, за счет образования плазменного следа возможно увеличение суммарной ЭПР цели типа объект плюс плазменный след.

Время существования свободных электронов в следе и скорость изменения их концентрации зависят от интенсивности рекомбинация, от характерного времени присоединения электронов к нейтральным молекулам воздуха и от турбулентности атмосферы в области следа.

Подобного рода след возникает не только при взаимодействии быстролетящего тела с атмосферными воздушными массами, но и при ионизации отдельных областей из-за сгорания в атмосфере различных веществ (например, ракетного топлива), содержащих легко ионизирующиеся компоненты. При движении ракеты или самолета за ними образуется след из продуктов сгорания с повышенной концентрацией свободных электронов.

Плазменные образования такого типа могут создавать интенсивные помехи в радиочастотном, а также в инфракрасном диапазонах волн.

ЭПР ионизированных областей, имеющих форму эллипсоида вращения или шара, зависит от функции распределения концентрации электронов внутри них. Приняв концентрацию свободных электронов внутри шара такой, что , где ω_n — плазменная частота, ω — круговая частота радиосигнала, ν — частота соударений и предполагая, что концентрация зависит только от расстояния от центра:

где , r_n — радиус сферы, ограничивающий ионизированную область, получим ЭПР шара:

Эта величина иногда оказывается достаточной для создания эффективной помехи РЛС измерения угловых координат и может обеспечить срыв сопровождения за целью.

17. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ И ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

При разработке радиопоглощающих материалов (РПМ) используются диэлектрики и магнетики. Свойства этих материалов характеризуются комплексными диэлектрической и магнитной проницаемостями ε и μ:

;

Комплексный показатель преломления вещества

где n - показатель преломления, k - коэффициент поглощения.

Чаще всего исследование диэлектриков и магнетиков проводят раздельно.

6.1. Методы исследования параметров диэлектрических материалов

Для диэлектрика μ^” = 0, μ^’ = 1, следовательно,

(6.1)

Разделяя в (6.1) действительную и мнимую части, получим:

, (6.2)

Тангенс угла электрических потерь

.

Из (6.2) следует

17.1. Резонансный метод измерения

В резонансных измерительных установках исследуются изменения резонансных частот и ширины резонансных кривых при внесении в измерительный объем резонатора образца исследуемого диэлектрика.

Простейшей резонансной схемой является колебательный контур, конденсатор которого заполняется диэлектриком. Такая схема используется при измерениях на частотах f < 60 МГц. При укорочении длины волны (при повышении частоты) измерения проводятся в системах с распределенными параметрами (емкость, индуктивность, сопротивление). К таким системам относятся двухпроводная линия или ее отрезки. Поперечные размеры двухпроводной линии должны быть много меньше длины волны (условие квазистационарности). Между проводами подключается конденсатор, заполненный диэлектриком. Измеряются изменение длины волны и ширины резонансной кривой при подключении измерительного конденсатора с образцом.

При переходе к еще более коротким волнам условие квазистационарности перестает выполняться и в поперечном направлении. В этих случаях необходимо перейти к объемным резонаторам.

Для измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь используются цилиндрические резонаторы (рис.6.1). При возбуждении колебаний H₀₁ исследуются сравнительно толстые образцы при tgδ ≤ 1. При расположении образца, указанном на рис.6.1 (б), для диэлектрической проницаемости имеем соотношение:

,

где f₀ - резонансная частота пустого резонатора. Для тангенса угла потерь имеем формулу

где

,

Q₀- добротность пустого резонатора,

Q₁ - добротность резонатора с образцом.

На рис.6.1 изображен цилиндрический резонатор, возбужденный на волне H₀₁ (а — распределение полей, б — расположение образца).

Рис..17.1.

Рис.17.2.

17.2. Аппаратура для резонансных методов измерения

Блок-схема установки для измерения смещения частоты показана на рис.6.2. В состав установки входят: Г — генератор; Т — волноводный тройник; А₁, А₂ - аттенюаторы; Р — резонатор; В — волномер; Д₁ и Д₂ — детекторы; С — смеситель; У — усилитель; О — осциллограф. Методика измерений состоит в следующем: генератор настраивается на резонансную частоту f₀ резонатора без образца, а затем на частоту f₁ резонатора с образцом. Частотный диапазон генератора должен быть больше разности частот f₀ – f₁ Частоты f₀ и f₁ измеряются с помощью волномера.

Рис.17.2.

Если сигнал генератора частотно-модулированный, то наблюдение резонансных кривых можно производить на экране осциллографа. Высокочастотные колебания подаются через тройник и аттенюатор А₁ на измерительный резонатор Р и одновременно через второй аттенюатор А₂ на волномер В. Продетектированные сигналы с выхода детекторов Д₁, Д₂ поступают на суммирующее устройство С и далее на широкополосный усилитель У и вертикально отклоняющие пластины осциллографа О.

На экране осциллографа наблюдаются картины, представленные на рис.6.3 (а, б). На рис.6.3 (а): А, В — резонансные кривые измерительного резонатора А и волномера В при большой расстройке; на рис.6.3 (б) — резонансные кривые при совпадении резонансных частот. Полярность импульсов А и В может быть получена поворотом одного из детекторов на держателе или противоположной ориентацией выводов.

Рис.17.3.

После внесения диэлектрика в резонатор производится перестройка частоты клистрона до появления изображения на экране осциллографа резонансной кривой измерительного резонатора. Затем производится перестройка волномера до получения симметричной фигуры на рис.6.3 (б). Разность частот волномера используется для определения диэлектрической проницаемости образца по приведенным в предыдущем пункте формулам.

При определении tgδ материала образца измеряют добротность Q₀ пустого резонатора и добротность резонатора с образцом Q₁. Добротность резонатора определяется из соотношения

где — разность частот, вызывающих снижение резонансной кривой до 1/2 от резонансного значения (при квадратичном детектировании).

Рис.17.4.

На рис.17.4. приведены: а — осциллограмма резонансной кривой резонатора; б — волномера; в и г — осциллограмм при расстройках, соответствующих половине ширины полосы пропускания резонатора.

Ширину резонансной кривой можно получить с помощью осциллографа, если амплитуду импульса с волномера установить равной половине амплитуды импульса измерительного резонатора. Перестройкой волномера его резонансная кривая (при обратной полярности) погружается в резонансную кривую измерительного резонатора до тех пор, пока ее вершина не достигнет нулевой линии развертки (рис.17.4). На данной частоте волномера резонансная кривая измерительного резонатора снизится до половины максимального значения. Перестраивая волномер в другую сторону от резонансной частоты, получим аналогичное погружение резонансной кривой волномера с другой стороны от максимума резонансной кривой измерительного резонатора. Разность этих частот, отсчитанная по лимбу волномера, дает искомую ширину резонансной кривой, на которой можно найти добротность измерительного резонатора.

Погрешность определения tgδ при измерении добротности методом "погружения" составляет 15%.

17.3. Волноводный метод измерения

Образец исследуемого диэлектрика толщиной d располагается в волноводе вплотную к короткозамыкающей пластине и без зазоров прилегает к стенкам волновода (рис.6.5). Второй конец волновода через развязывающий аттенюатор подключается к генератору. Длина волны генератора выбирается такой, чтобы в волноводе распространялся основной тип колебаний. В отсутствие образца (рис.6.5 а) в волноводе устанавливается чисто стоячая волна с узлами, расположенными на расстоянии 1/2λ_в друг от друга и от короткозамыкающей пластинки. Длина волны в волноводе λ_в определяется соотношением

,

где λ_кр — критическая длина волны в волноводе.

Напряженность электрического поля в узлах чисто стоячей волны достигает нуля, так как амплитуда отраженной волны равна амплитуде падающей. При внесении образца картина принимает вид, изображенный на рис.6.5 (б). Напряженность поля в узлах не достигает нуля, так как амплитуда отраженной волны за счет поглощения в образце становится меньше амплитуды падающей. Кроме того, минимумы стоячей волны смещаются в сторону образца, поскольку длина волны в образце меньше длины волны в пустом волноводе. Измеренные значения коэффициента бегущей волны К_б и смещения минимума связаны с комплексной диэлектрической

Рис.17.5.

проницаемостью образца с помощью соотношения (трансцендентного уравнения)

Характеристики

Список файлов книги