PL70060Y1 - Stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych zwłaszcza planarnych - Google Patents

Abstract

Stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych, zwłaszcza planarnych, składające się z układu pomiarowego połączonego ze sterownikiem, korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym oraz z generatorem, korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym, w którym układ pomiarowy (A) zawiera podstawę (1), do której zamocowane są dwie naprzeciwległe ścianki boczne (2) oraz korzystnie ścianka tylna (3), a między ściankami bocznymi (2) równolegle do podstawy (1) zamocowana jest prowadnica (4), która przyłączona jest do silnika krokowego (7), zamocowanego na ściance bocznej (2). Na prowadnicy (4) przelotowo osadzona jest głowica (5), zaopatrzona w pokrętło (12) i w sondę (6), przy czym dolna część sondy (6) wyposażona jest w kółko dystansowe (11), zaś na ściance bocznej (2) zamocowane jest od zewnętrznej strony złącze (8), pobudzające linię sygnałową (9) umieszczoną na podstawie (1), które wyposażone jest w pokrętło (10). Sterownik (B) korzystnie połączony jest z komputerem.

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych zwłaszcza planarnych, mające zastosowanie do pomiaru współczynnika fali stojącej, współczynnika odbicia, impedancji wejściowej linii transmisyjnych, jako pomoc naukowa i dydaktyczna służąca poznawaniu zjawisk zachodzących w układach wysokiej częstotliwości, w tym technik dopasowania impedancji.

Znane jest stanowisko do wykonywania podstawowych pomiarów parametrów pól i fal elektromagnetycznych z wykorzystaniem techniki falowodowej. Falowody prostokątne są często wykorzystywane do budowy tego typu stanowisk w laboratoriach studenckich na wielu uczelniach technicznych na świecie. Sondę pola elektrycznego lub magnetycznego, pozwalającą na odczyt wartości pola w linii wprowadza się do falowodu przez szczelinę wyciętą w szerszej ściance falowodu w taki sposób, aby wyeliminować promieniowanie fali z linii. Podobnie jak w proponowanym rozwiązaniu, za pomocą stanowiska opartego o technikę falowodową, można mierzyć rozkład fali w linii. Jednakże, w odróżnieniu od linii mikropaskowych, ze względu na zamknięty charakter linii falowodowej cały sygnał skupiony jest wewnątrz falowodu, co wymaga zachowania szczególnej ostrożności przez studentów podczas procesu demontażu i montażu układu pomiarowego, aby zapobiec negatywnemu wpływowi fal elektromagnetycznych na organizm ludzki (skupione pole elektromagnetyczne wychodzące z otwartego końca falowodu). Dodatkowo w liniach tych przesyłać można jedynie fale typu TE/TM (poprzeczne elektryczne lub poprzeczne magnetyczne), co wymaga dodatkowej znajomości zaawansowanej teorii fal elektromagnetycznych rozchodzących się w tego typu liniach, przed rozpoczęciem zajęć laboratoryjnych. Kolejną niedogodnością rozwiązania falowodowego jest konieczność pracy z sygnałami o wysokich częstotliwościach (około 10 GHz) ze względu na ograniczone wymiary stanowiska, co wymaga bardzo wysokiej precyzji wykonania zarówno elementów pomiarowych, jak i samych pomiarów.

Ponieważ zagadnienia związane z propagacją fal w liniach falowodowych nie należą do prostych i intuicyjnych (propagacje wielorodzajowe, częstotliwości odcięcia), to często sprawiają one poważny problem studentom pierwszych lat studiów. W związku z tym wykorzystanie techniki falowodowej w kursie podstawowym nie jest optymalnym rozwiązaniem pod względem dydaktycznym.

Stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych zwłaszcza planarnych składające się z układu pomiarowego połączonego ze sterownikiem korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym oraz z generatorem korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym charakteryzuje się według wzoru użytkowego tym, że układ pomiarowy zawiera podstawę, do której zamocowane są dwie naprzeciwległe ścianki boczne oraz korzystnie ścianka tylna. Między ściankami bocznymi równolegle do podstawy zamocowana jest prowadnica, która przyłączona jest do silnika krokowego zamocowanego na ściance bocznej. Na prowadnicy przelotowo osadzona jest głowica, zaopatrzona w pokrętło i w sondę. Dolna część sondy wyposażona jest w kółko dystansowe. Na ściance bocznej zamocowane jest od zewnętrznej strony złącze pobudzające linię sygnałową umieszczoną na podstawie. Złącze wyposażone jest w pokrętło.

Korzystnie sterownik połączony jest z komputerem.

Na stanowisku według wzoru użytkowego istnieje możliwość wykonywania pomiarów sygnałów rozchodzących się w liniach planarnych (np. mikropaskowych). Szybko rozwijająca się technika mikrofalowa i miniaturyzacja urządzeń elektronicznych powoduje, że technologia linii planarnych staje się bardzo popularna i równocześnie atrakcyjna dla studentów. Dodatkowo w liniach planarnych rozchodzą się fale typu TEM (poprzeczne elektrycznie i magnetycznie). Fale tego typu należą do fal poprzecznych i z punktu widzenia ich parametrów (np. długość i prędkość) oraz sposobu ich analizy są bardzo zbliżone do fal płaskich, czyli najprostszego modelu fali elektromagnetycznej, który jest prezentowany na kursie podstawowym dla studentów pierwszych lat studiów związanych z elektroniką i telekomunikacją. Jednocześnie, pomiary na opisywanym stanowisku mogą być wykonywane dla sygnałów o relatywnie niskiej częstotliwości (od 1 GHz), przy której dokładność wykonania mierzonych elementów jest na tyle niska, że mogą one być wykonywane przez studentów w trakcie zajęć laboratoryjnych - linie transmisyjne i strojniki dopasowujące mogą być docinane przy użyciu np. nożyczek biurowych - zapewniając wystarczającą dokładność otrzymywanych wyników obrazujących efekty będące przedmiotem ćwiczeń. Poprzez zastosowanie w konstrukcji stanowiska ruchomego złącza zintegrowanego z układem pomiarowym oraz sterowanego silnika krokowego i kółka dystansowego, możliwy jest pomiar różnego typu linii planarnych bez konieczności mocowania dodatkowych złączy z dokładnością ustawienia sondy do 0,1 mm przy stałej jej wysokości nad mierzoną linią.

Przedmiot wzoru użytkowego przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia stanowisko w widoku od przodu, a fig. 2 przedstawia stanowisko w widoku z góry.

Stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych zwłaszcza planarnych składa się z układu pomiarowego A połączonego ze sterownikiem B zintegrowanym z układem pomiarowym A oraz z generatorem C zintegrowanym z układem pomiarowym A. Układ pomiarowy A zawiera podstawę 1, zaopatrzoną w dwie naprzeciwległe ścianki boczne 2 oraz ściankę tylną 3. Do ścianek bocznych 2 od wewnętrznej strony, równolegle do podstawy 1, zamocowana jest prowadnica 4 z głowicą 5, która wyposażona jest w sondę 6 do pomiaru pola elektrycznego lub magnetycznego. Głowica 5 zaopatrzona jest w pokrętło 12. Pozycja głowicy 5 regulowana jest za pomocą silnika krokowego 7 sterowanego elektronicznie za pomocą sterownika B. Od zewnętrznej strony jednej ze ścianek bocznych 2 wykonane jest gniazdo, w którym umieszczone jest złącze 8 umożliwiające pobudzenie badanej linii sygnałowej 9 sygnałem o wysokiej częstotliwości. Pozycję złącza 8 można regulować pokrętłem 10, umożliwiającym dociśnięcie złącza 8 do badanej linii sygnałowej 9 umieszczonej na podstawie 1. Rozkład pola elektromagnetycznego w badanej linii sygnałowej 9 mierzony jest za pomocą sondy 6 umieszczonej w głowicy 5, przesuwanej nad linią pomiarową 9. Część głowicy 5 zawierająca sondę 6 zaopatrzoną w kółko dystansowe 11 jest podnoszona lub opuszczana za pomocą pokrętła 12. Kółko dystansowe 11 zapewnia utrzymanie stałej wysokości sondy 6 nad linią pomiarową 9 podczas pomiaru. Sterownik B posiada wyświetlacz 13 umożliwiający odczyt pozycji sondy 6 oraz wartości pola mierzonego w danej lokalizacji. Zestaw przycisków 14 na sterowniku B umożliwia precyzyjne ustawienie pozycji sondy 6. Praca sterownika B może być kontrolowana za pomocą zewnętrznego komputera, czego efektem jest automatyzacja pomiaru. Generator C jest dowolnym zewnętrznym urządzeniem, które może wytwarzać sygnał sinusoidalny o zadanej wysokiej częstotliwości.

Sygnał elektromagnetyczny doprowadzany jest do linii pomiarowej 9 poprzez złącze 8.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Stanowisko do pomiaru rozkładu pola elektromagnetycznego w liniach sygnałowych zwłaszcza planarnych składające się z układu pomiarowego połączonego ze sterownikiem korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym oraz z generatorem korzystnie zintegrowanym z układem pomiarowym, znamienne tym, że układ pomiarowy (A) zawiera podstawę (1), do której zamocowane są dwie naprzeciwległe ścianki boczne (2) oraz korzystnie ścianka tylna (3), a między ściankami bocznymi (2) równolegle do podstawy (1) zamocowana jest prowadnica (4), która przyłączona jest do silnika krokowego (7) zamocowanego na ściance bocznej (2), na prowadnicy (4) przelotowo osadzona jest głowica (5), zaopatrzona w pokrętło (12) iw sondę (6), przy czym dolna część sondy (6) wyposażona jest w kółko dystansowe (11), zaś na ściance bocznej (2) zamocowane jest od zewnętrznej strony złącze (8) pobudzające linię sygnałową (9) umieszczoną na podstawie (1), które wyposażone jest w pokrętło (10).
2. 2. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że sterownik (B) połączony jest z komputerem.