Манойлов В. Ф., Назарчук Л. Ю. Житомирський державний технологічний університет (ЖДТУ) Житомир, 10005, Україна, Черняховського, 103 Тел.: 8 (0412) 243130, e-mail: Lnazarchuk@rambler.ru

Анотація Показана можливість вимірювання коефіцієнта посилення апплікаторной антени за допомогою методу відбиває екрана.

I. Вступ

В даний час розроблені нові технології для діагностики і лікування організму людини, засновані на взаємодії низькоінтенсивних електромагнітних полів СВЧ-діапазону з власними резонансними молекулярно-хвильовими процесами організму [1], [2], [4].

Для реєстрації випромінювання живих біооб’єктів використовують радіометри [3], [4], основними сенсорами яких є мініатюрні антенниапплікатори, що знаходяться в контакті з досліджуваної середовищем. Щоб розробити антену для роботи з будь-якої матеріальної середовищем, необхідно мати дані про електричні характеристики цього середовища і зв’язку апертури антени в пріконтактной області та в обсязі середовища на різних відстанях від її граничної поверхні. Антени-аплікатори необхідно погоджувати з середовищем, так як вони працюють в ближній зоні.

Одним з основних параметрів антени є коефіцієнт посилення антени і коефіцієнт спрямованої дії (КНД) [5]. Одним з недоліків вимірювання коефіцієнта посилення антени є необхідність виміру відносини випромінюваної і прийнятої потужностей.

Метою роботи є розробка методу вимірювання коефіцієнта посилення апплікаторной антени.

II. Основна частина

Існують три способи визначення коефіцієнта посилення антен [5]: 1) шляхом порівняння з антеною, коефіцієнт посилення якої відомий, 2) шляхом абсолютного вимірювання коефіцієнта посилення; 3) шляхом обчислення коефіцієнта посилення по діаграмі спрямованості. Останній спосіб не для антен з вузькою діаграмою спрямованості, так як виходить при цьому похибка у визначенні коефіцієнта посилення велика.

При визначенні коефіцієнта посилення методом порівняння використовують еталонну антену з відомим коефіцієнтом підсилення. При цьому вимірі обидві антени повинні бути так орієнтовані по азимуту і куту місця, щоб прийнятий ними сигнал від допоміжної антени був максимальним. Визначення коефіцієнта посилення еталонної антеною можна зробити або розрахунковим шляхом, або за допомогою абсолютних вимірювань.

Суть методу двох антен полягає у використанні в якості приймальної і передавальної антен двох ідентичних антен з рівними коефіцієнтами посилення. В цьому випадку вимірювання необхідно проводити при умовах: а) встановлення

певної відстані між антенами і висоти їх підйому; б) збіг лінії максимального випромінювання обох антен; в) розв’язка між генератором і передавальної антеною. Одним з недоліків розглянутого методу є необхідність вимірювання відхилення випромінюваної і прийнятої антенами потужностей. Більш кращим є метод відбиває екрана [6]. Метод полягає в наступному. Антена, яка перебуває у вільному просторі, узгоджується з її фідером так, щоб коефіцієнт стоячої хвилі був по можливості ближче до 1,1 1,25 [6]. Потім на деякій відстані встановлюється металевий екран з поверхнею, досить великий, щоб її при цьому відстані вважати нескінченною, і знову вимірюється КСХН.

При аналізі роботи цієї системи необхідно замінити екран дзеркальним зображенням антени. При вимірюванні коефіцієнта посилення антени за цим методом необхідно дотримання наступних умов:

а) повинна бути забезпечена хороша розв’язка генератора;

б) відстань між антеною і екраном повинні відповідати умові [6], [7]

де R відстань між антеною і екраном; 1 довжина хвилі у вільному просторі; d величина розкриву антени;

в) розміри відбиває екрана повинні бути такими, щоб кутовий розмір екрану перевищував ширину основного пелюстка діаграми спрямованості антени за нульовим рівнем;

г) антена повинна бути добре узгоджена;

д) нерівності екрану не повинні перевищувати ве-

Л

личини ——.

16

Для зменшення помилки у вимірюванні коефіцієнта посилення, спричиненої відображенням від антени і багаторазовим відображенням між антеною і екраном, слід робити вимірювання коефіцієнта посилення при двох відстанях R, і R2, Від-

Л

личающихся на величину -.

Коефіцієнт посилення к в цьому випадку визначається виразом [5]

де р коефіцієнт відбиття.

Блок-схема вимірювання коефіцієнта посилення апплікаторних антен з даного методу представлена ​​на рис. 1

Рис. 1 Fig. 1

Зазвичай обмежуються зняттям діаграми спрямованості для двох кутів ср, що відрізняються один від одного на 90 °, тобто знімають діаграму спрямованості в горизонтальній і вертикальній площині. Тоді коефіцієнт посилення дорівнює:

доу = 4КК ■ (2)

Апплікаторная антена радіометра для діагностики людини, измерянная методом відбиває екрана на частоті 1,5 ГГц мала коефіцієнт посилення, рівний 7 7,2 дБ. Антена була виконана у вигляді круглого хвилеводу, працюючого в позамежному режимі. Важливою властивістю такої антени є слабкий зв’язок з вільним простором, яка здійснюється тільки крайовими полями.

III. Висновок

Показана можливість вимірювання коефіцієнта посилення апплікаторной антени радіометра для діагностики людини на основі відбиває екрана.

IV. Список літератури

[1] Бецко О. В., Кисле В. В. Хвилі і клітини. Сер. «Фізика», 2/1990. М.: Знание, 1988. -64 С.

[2] Гайдук В. І. Вода, випромінювання, життя. М.: Знание, серія «Фізика», 1991. 64 с.

[3] Скрипник Ю. О., Манойлов В. П., Яненко О. П. Модуляцшж радюметрічи прістроТта системи НВЧд1апазону. Житомир, Ж1Т1, 2001, с. 373.

[4] Есенкіна Н. А., Корольков Д. В., Парійскій Ю. Н. Радіотелескопи і радіометри. М.: Наука, 1972. -416 С.

[5] Фрадін А. 3., Рижков Е. В. Вимірювання параметрів антенно-фідерних пристроїв. М.: Связь, 1972. 352 с.

[6] Вимірювання на надвисоких частотах. Під ред.

В. Б.Штейншлегера. М.: Сов. Радіо, 1952. 319 с.

[7] Тішер Ф. Техніка вимірювань на надвисоких частотах. М.: 1963.-367 с.

MEASUREMENT OF AMPLIFICATION COEFFICIENT OF APPLICATORIAL ANTENNAS

ManoylovV. P., Nazarchuk L. U.

Zhitomir State Technological University (ZSTU)

Zhitomir, 10005, Ukraine, Chernyuahovskogo, 103 Phone: 8 (0412) 243130,

E-mail: Lnazarchuk@rambler.ru

Abstract -An opportunity of measurement of amplification coefficient of applicatorial antenna by means of the reflecting screen method is shown.

I.  Introduction

For registration of radiation of alive bio-objects radiometers

[3]   , [4] are used, basic sensors of the radiometers are tiny applicatorial antennas contacting a medium under study. To develop the antenna for work with any material environment, it is necessary to have the data on the electrical characteristics of this environment and connection ofthe aperture ofthe antenna in contact of area and in volume of environment on various distances from its boundary surface. Applicatorial antennas are necessary for coordinating with environment, as they work in a near zone.

One ofthe basic parameters ofthe antenna is amplification coefficient of the antenna and directed action coefficient [5]. One of lacks of measurement of amplification coefficient of the antenna is the necessity of measurement ofthe relation of radiating and accepted power.

The purpose of work is the development of a method of measurement amplification coefficient of applicatorial antenna.

II.  Main part

There are three ways of definition of amplification coefficient of antennas [5]: 1) by comparison with the antenna, amplification coefficient of which is known; 2) by absolute measurement amplification coefficient; 3) by calculation of amplification coefficient under the diagram of an orientation. Last way is not intended for antennas with the narrow diagram of orientation, as far as the error for a coefficient is great.

At definition of amplification coefficient by a method of comparison the reference antenna with known amplification coefficient is used. At this measurement both antennas should be focused in this way on an azimuth and corner of a place to provide maximal signal accepted by them from the auxiliary antenna.

The essence of a method of two antennas is in use of two identical antennas with equal amplification coefficients as reception and transmitting antennas. In this case measurements shall be carried out under the following conditions:

a) fixing of specific distance between antennas and height of their rise; b) concurrence of the maximal radiation lines of both antennas; c) uncoupling between the generator and the transmitting antenna. One ofthe considered method disadvantages is the necessity of measurement of radiated and accepted power deviation by means of antennas. More preferable method is the method ofthe reflecting screen [6]. The method consists of the following. The antenna in free space is controlled by the feeder to provide possibility of standing wave coefficient as close to 1,1 1,25 [6] as possible. Then the metal screen with a surface is installed at a distance, the screen surface is large enough to consider it as infinite, and a standing wave coefficient is measured again.

It is necessary to replace the screen with the mirror image ofthe antenna to analyze operation of this system.

III.  Conclusion

The opportunity of amplification coefficient measurement for radiometer applicatorial antenna to perform diagnostics ofthe human body is shown on the basis ofthe reflecting screen.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.