Датчик электромагнитного излучения

(51) 01 29/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ пространственно направленных свойств датчика, а также повышение точности и надежности проводимых измерений за счет повышения эффективности детектирования измерительного устройства. Предложен датчик электромагнитного излучения, содержащий антенную систему, состоящую из вибраторов, между первой, второй и третьей парами которых включен преобразователь напряжения, выходы которого соединены линией связи с индикатором напряжения, при этом преобразователь напряжения содержит три детектирующие цепочки, соединнные по кольцевой схеме сложения, а линия связи содержит две полосы из высокоомного радиопоглощающего материала и диэлектрическую плнку между ними, которые образуют распределнный фильтр.(57) Изобретение относится к технике измерения характеристик электромагнитного излучения, и может быть использовано в промышленной безопасности, при работе с СВЧ техникой, для контроля и индикации потенциально опасных для человека уровней электромагнитных излучений. Технический результат, получаемый при использовании изобретения существенное изменение формы диаграммы направленности антенной системы, что приводит к расширению 20588 Изобретение относится к технике измерения характеристик электромагнитного излучения, и может быть использовано в промышленной безопасности, при работе с СВЧ техникой, для контроля и индикации потенциально опасных для человека уровней электромагнитных излучений. Известен датчик электромагнитного излучения(Патент на п/м РФ,31860, кл.01 29/08, 2003),который содержит антенну, между первым и вторым вибраторами которой включен преобразователь напряжения, выходы которого соединены с линией связи с индикатором напряжения, причем преобразователь напряжения включает две параллельно соединенные цепочки, одна из первого и второго детектирующих диодов, а другая из последовательно соединенных первого и второго конденсаторов, причем общие точки параллельного соединения цепочек являются выходами преобразователя напряжения для подключения к линии связи, отличающийся тем, что антенна содержит дополнительно третий и четвертый вибраторы, а в преобразователе напряжения между последовательно включенными анодом первого и катодом второго детектирующих диодов первой цепочки и первым и вторым конденсаторами второй цепочки введены соответственно первый и второй резисторы, одновременно включенные соответственно между первым и третьим и между вторым и четвертым вибраторами антенны,параллельно каждому детектирующему диоду включена корректирующая цепь, состоящая,например, из последовательно соединенных резистора и емкости, а первый и третий вибраторы антенны подключены к первому резистору первой цепочки через дополнительно введенные соответственно третью и четвертую емкости, на входе которых включен дополнительный третий резистор, параллельно первому резистору, при этом вибраторы выполнены резистивными,симметричными и с плавным переходом от широкого участка на узкий, а детектирующие диоды пространственно антинаправлены. Однако данная модель преследует цель - повышение точности измерения за счет эффективности детектирования,достигаемого увеличением симметрии устройства для повышения его изотропных характеристик, не повышая пространственно направленных свойств датчика. Известно также устройство (, .(200 26),, . 29,4, 1980, 445-451.),представляющее собой электрический зонд или антенный преобразователь,образованное симметричными резистивными вибраторами, между которыми включен низкобарьерный детекторный диод и параллельно ему корректирующая цепочка из последовательно соединенных резистораи емкости С. Введение корректирующей цепочки дало возможность получить равномерную частотную характеристику устройства в рабочем диапазоне частот. 2 Однако, при использовании в этой схеме низкобарьерных диодов Шоттки на арсениде галлия для детектирования сигналов в миллиметровой и субмиллиметровой области электромагнитного излучения,происходит увеличение чувствительности при детектировании сигнала в низкочастотном диапазоне за счет электрофизических характеристик материала самого диода, что приводит к реальному увеличению полосы частот за счет низкочастотного диапазона, а сама частотная характеристика становится неравномерной. Кроме того,переменный высокочастотный или сверхвысокочастотный ток,формируемый резистивными вибраторами, делиться между детекторным диодом и корректирующей цепочкой. Это приводит к тому, что ток, текущий в корректирующей цепочке не приводит к формированию постоянного сигнала, а ток, текущий через диод,формирует полупериодный выпрямленный сигнал с постоянной составляющей,которая меньше уровня постоянного сигнала,например в цепи удвоения напряжения. По этой причине рассматриваемое устройство обладает сравнительно низкой чувствительностью. Наиболее близким предлагаемому изобретению техническим решением является датчик электромагнитного излучения (Патент РФ,2188434, кл.01 29/08, 2001), содержащий антенну, между вибраторами которой включен преобразователь напряжения, при этом преобразователь напряжения включает две параллельно соединнные цепочки из последовательно включнных в обратной полярности детектирующего диода и корректирующего конденсатора, между точками соединения которых включн согласующий диод в качестве нагрузки. Недостатком такой схемы является разный уровень высокочастотных токов Е - и Н - компонент электромагнитного поля,втекающих в детектирующие диоды со стороны вибратора, к которому подсоединены мкости, что приводит к низким изотропным характеристикам, то есть схема является несимметричной, что снижает точность проводимых измерений. Другим недостатком является то, что прим СВЧ колебаний осуществляется только в одной плоскости, не обеспечивая прием электромагнитных колебаний со всех направлений. Задача изобретения - изменение формы пространственной диаграммы направленности антенной системы и повышение точности и надежности проводимых измерений. Технический результат, получаемый при использовании изобретения существенное изменение формы диаграммы направленности антенной системы, что приводит к расширению пространственно направленных свойств датчика,повышение точности и надежности проводимых измерений за счет повышения эффективности детектирования измерительного устройства. Данный технический результат достигается тем,что в известный датчик электромагнитного излучения,содержащий антенну,между вибраторами которой включен преобразователь 20588 напряжения, состоящий из двух параллельных цепочек, каждая из которых состоит из диода и конденсатора, согласно изобретению дополнительно введены вторая и третья пара вибраторов, а в преобразователе напряжения к двум параллельно соединнным цепочкам добавлены еще две пары детектирующих цепочек, каждая из которых состоит из двух цепочек последовательно соединенных диодов и конденсаторов, между точками соединения которых включена активная нагрузка, что в совокупности составляет трхфазную кольцевую схему сложения. Диоды включены последовательно друг к другу по балансной схеме, что позволяет увеличить чувствительность датчика. На фиг.1 представлено конструктивное выполнение датчика электромагнитного излучения,а на фиг.2 - его электрическая схема. Датчик электромагнитного излучения содержит антенную систему, состоящую из вибраторов,между первой 1, второй 2 и третьей 3 парами которых включен преобразователь напряжения 4,выходы которого соединены линией связи с индикатором напряжения 5. Линия связи содержит две полосы 6 из высокоомного радиопоглощающего материала и диэлектрическую плнку 7 между ними, которые образуют распределнный фильтр. Преобразователь напряжения 4 содержит три пары детектирующих цепочек, соединнных по кольцевой схеме сложения. При этом каждый детектор напряжения представляет собой последовательное соединение двух цепочек из диода 8 с конденсатором 9 и из диода 10 с конденсатором 11. Между точками соединения диодов 8 и конденсаторов 9 включн нагрузочный резистор 12, к которому через развязывающие резисторы 13, 14 подключена линия связи, соединнная с индикатором напряжения 5. Датчик электромагнитного излучения выполнен в виде микросборки. Резистивные плоские вибраторы 1, 2, 3 выполнены симметричными, с изменяющейся шириной, и расположены на тонкоплночном диэлектрическом основании. Конструктивно три пары вибраторов расположены в пространстве под углом 90 между собой. Датчик электромагнитного излучения работает следующим образом. При воздействии электрической составляющей электромагнитного поля на высокоомные вибраторы 1, 2, 3 в каждом из них возникает переменный электрический ток. Диоды 8 пропускают положительную полуволну тока, а диоды 10 отрицательную полуволну тока. При положительной полуволне тока диоды 8 открыты, а диоды 10 закрыты, при этом диоды 10 с конденсаторами 9 являются корректирующими для диодов 8. При отрицательной полуволне тока диоды 8 закрыты, а диоды 10 открыты, при этом диоды 8 с конденсаторами 11 являются корректирующими для диодов 10. В результате происходит зарядка конденсаторов 9 и 11, на резисторе 12 формируется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна величине напряженности электромагнитного поля. Уровень постоянного сигнала через развязывающие резисторы 13 и 14 поступает по линии связи на индикатор напряжения 5 для отсчта величины напряженности электромагнитного поля. Положительный эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с ближайшим аналогом достигается за счет дополнительного введения двух пар вибраторов и расположения их в пространстве под углом 90 между собой. При этом изменилась пространственная диаграмма направленности антенной системы и появилась возможность приема электромагнитных колебаний с любого направления, не прибегая к перемещению датчика в пространстве. Выполнение преобразователя таким образом, что три детектирующие цепочки составили кольцевую схему детектирования, повысило чувствительность,точность и равномерность проводимых измерений,как в динамическом, так и в частотном диапазонах. В качестве диодов может быть использован низкобарьерный арсенидогаллиевый диод с барьером Шоттки типа МА 4 Е 2037 фирмы М/А СОМ, США. Резистор 12 может быть выбран сколь угодно большим, его предельная величина определяется входным сопротивлением дифференциального усилителя индикатора напряжения. Предлагаемый датчик электромагнитного излучения может использоваться в промышленной безопасности, при работе с СВЧ техникой, для контроля и индикации потенциально опасных для человека уровней электромагнитных излучений. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Датчик электромагнитного излучения,содержащий антенную систему из двух вибраторов между которыми включен преобразователь напряжения, состоящий из двух параллельных цепочек, каждая из которых состоит из диода и конденсатора,отличающийся тем,что дополнительно введены две пары резистивных вибраторов и две пары параллельно соединенных цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных диода и конденсатора, между точками соединения которых включена активная нагрузка, что в совокупности составляет трехфазную кольцевую схему сложения. 2. Датчик электромагнитного излучения по п.1,отличающийся тем, что три пары вибраторов конструктивно расположены в пространстве под углом 90 между собой.