Экспериментальный стенд для исследования электродинамических характеристик радиопрозрачных материалов

В настоящей работе проводится исследование характеристик образцов материалов с использованием метода измерений в свободном пространстве.

Измерение свойств материала (диэлектрической проницаемости, тангенса потерь, проводимости и т.д.) является специальным разделом измерительной техники. Основные методы измерения делятся на два класса:
1) измерение параметров материалов в устройствах;
2) измерение параметров материалов в свободном пространстве.
Первый класс относится к традиционным и наиболее развитым методам измерения , это резонаторный, коаксиальный и волноводный методы. Второй класс методов свободного пространства имеет свои особенности и, как правило, используется в специфических задачах антенных измерений, например, таких как неразрушающий контроль образцов или измерения безэховости помещений

Существующие методы определения параметров материалов позволяют с высокой точностью оценить такие физические характеристики, как диэлектрическая и магнитная проницаемости, электрические и магнитные потери. Развитие же сверхширокополосных методов измерения параметров материалов радиоволновым способом  имеет важное практическое значение. Известные методы радиоволновых измерений  построены с учётом воздействия на исследуемый образец, монохроматической волны, при этом измерения проводятся на одной (фиксированной) частоте и для проведения измерений на другой частоте предполагается перенастройка приборов и вспомогательного оборудования  измерительного стенда под соответствующую длину волны.

 

Метод с применением конденсатора с параллельными пластинами включает прослаивание тонкого листа материала между двумя электродами для формирования конденсатора. Типичная измерительная система, использующая метод параллельных пластин состоит из измерителя иммитанса или анализатора импеданса и устройства подключения, такого как устройство подключения, для испытаний диэлектриков 16451B, которое работает на частотах до 30 МГц.

1) Рассмотрение случая нормального падения волн на плоскую стенку образца материала;

2) Именно два эксперимента позволяют вычислить параметры необходимые для определения диэлектрической проницаемости образца, причём второй эксперимент проводится с таким же образцом, но с металлическим листом на дальней стенке;

3) Учёт только однократного отражения ввиду малой величины всех других отражений - порядка 1…3% от величины первого (в эксперименте не регистрируется);

4) Формулы (4), (5) и (6) следующие из системы (3) представлены как конечные выражения для вычисления соответствующих величин, если известны значения интегральной отражённой мощности, т.е. выражения, выведены для обработки результатов эксперимента радиоволновых измерений параметров материалов (коэффициент отражения и коэффициент затухания) с использованием современных измерительных приборов, таких как векторный анализатор цепей Keysight Technologies;

5) Возможность определения диэлектрической проницаемости материала двумя различными вычислительными методами по результатам одних и тех же экспериментов - что гарантирует необходимое сопоставление результатов и самопроверку алгоритма вычислений.

1. Будагян И.Ф., Дубровин В.Ф. Автоматизированный стенд для исследования волновых процессов // Вестник МГТУ МИРЭА. 2014, №4(5 - С. 223-237.
2. Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ. - М.: Радио и связь, 1982. - 128 с.
3. Пикуль А.И., Трефилов Н.А., Егоров Е.В., Шпак А.В. Анализ параметров диэлектрических СВЧ материалов // Антенны.2013, Т. , №4. -С. 66-70.
4. Трефилов Н.А., Кушнарев Н.А., Богачев В.Н., Киров С.В. Исследование параметров радиопрозрачных СВЧ материалов//Материалы 1-й Международной научно-практической конференции «Инновационные информационные технологии» (I2T). 23-27 апреля 2012 г., Прага. С. 135-138.
5. Keysight Technology. Официальный сайт. Режим доступа: www.keysight.com (дата обращения 09.06.2016 22:58).
6. Rohde-Schwarz. Официальный сайт. Режим доступа: www.rohde schwarz.ru (дата обращения 09.06.2016 23:00).

In this paper, we study the characteristics of the sample materials using the method of measurement in free space.