Измерение АЧХ поля рассеяния, Нужен практический совет Опции

[Shura_jj]

Доброго времени суток!

Как можно измерить АЧХ (по полю, например, в фиксированной точке пространства в дальней зоне излучения) планарной резонансной СВЧ структуры, облучая её направленной антенной?
Структура - набор планарных концентрических колец в одной плоскости (одно внутри другого), отражение ЭМВ от которых значительно возрастает при приближении длины кольца 2*PI*R к lambda падающей волны.
Образец (проводник - медь, подложка - ФЛАН-10):



Измерить нужно чистую АЧХ, а именно, как-то исключить влияние стоячей волны. Т.е. вариант с панорамником+1 антенна (передающая и она же приёмная) не подходит, поскольку при изменении расстояния от антенны до плоскости колец меняются пики и спады КСВН.
Возможен ли вариант с разнесением передающей (облучающей) и приёмной антенн? Скажем, на 90 град. относит. друг друга; при этом ось каждой из них будет под 45 град. к плоскости колец. Т.е. облучать под 45 град. и измерять под 315град.? Или так тоже ничего не получится?

АЧХ должна быть похожа вот на такую (только это не для 33 колец, как на образце, а для 10)



График получен в MWS по максимумам farfield. Там ведь очень просто - задал plane wave и всё .
А при реализации - сплошной гемор.

С уважением Александр.

[GAin]

Ну дык, почему бы не мерять на "просвет" если главнй эхвект - это отражение...

Сообщение отредактировал GAin - Nov 25 2009, 00:02

[Shura_jj]

Дело в том, что "на просвет" или "на прохождение", т.е. по параметру S21 - всё получается хорошо. Вот, кстати, схемка измерений (прошу не критиковать обозначения элементов - главное передать саму суть)



Образец помещался между фланцами волновода, почти вплотную. При использовании рупоров ничего не получалось.
Снять АЧХ структуры по полю необходимо именно на отражение, т.е. в какой-то степени по параметру S11 с использованием антенн. ну или просто по значению поля рассеяния в точке приёма. Только без КСВ. Может быть такая схема сгодится



Был бы крайне признателен за пример в MWS, если там такое можно сделать. Сслыка на проект с результатами (49М, поэтому залил на хостинг)
Или за советы, как измерить в железе.

С уважением Александр

Сообщение отредактировал Shura_jj - Nov 25 2009, 08:20

[DEM_ALEX]

Вы не указали диапазон измерений. На одном рисунке стоят частоты 0-4 ГГц, а на другом волновод сечением 23х10, что подразумевает диапазон 8-12 ГГц. Да и про рупоры Вы упоминали. Что Вы подразумеваете под АЧХ по полю? Зависимость коэффициента отражения от частоты? Коэффициент отражения в общем случае зависит от угла падения на материал. Если не ошибаюсь это называется диаграммой обратного рассеинья.

[Shura_jj]

За путаницу с диапазонами извиняюсь. Необходимо измерить АЧХ в диапазоне 1-4 ГГц образца с 33 кольцами - того, что на фото с линейкой.
Под АЧХ по полю я понимаю зависимость поля в фиксированной точке (дабы исключить влияние от угла) на диаграмме рассеяния структуры от частоты. Формально такая зависимость будет пропорциональна частотной зависимости коэффициента отражения S11, поэтому я и называю это измерение "на отражение".
График частотной зависимости обратного рассеяния, рассчитанный в MWS приведён для структуры из 11 колец; привёл то, что было под рукой примерно в этом же диапазоне.
Что касается измерений "на прохождение", по параметру S21 - я проводил их по схеме с волноводами 23х10 для структуры из 2-х колец в диапазоне 8.8-12ГГц, опять же, что было под руками. Плюс ко всему - мерял без антенн, просто помещал образец между фланцами волноводов на расстоянии 2-3мм от каждого. И всё, вроде бы как получилось.

Резюме: нужно измерить АЧХ по полю рассеяния от 1 ГГц до 4 ГГц для структуры из 33 колец, используя при этом направленнные антенны (возможно рупорыили ещё что-то), поскольку речь идёт о расстояниях порядка 50-70 см. Также, нужно чтобы картинка не менялась качественно при изменении расстояния до структуры (ну, хотябы в небольших пределах), т.е. другими словами исключить КСВ и мерять чистую АЧХ.

С уважением Александр

[DEM_ALEX]

Что касается измерений "на прохождение", по параметру S21 - я проводил их по схеме с волноводами 23х10 для структуры из 2-х колец в диапазоне 8.8-12ГГц, опять же, что было под руками. Плюс ко всему - мерял без антенн, просто помещал образец между фланцами волноводов на расстоянии 2-3мм от каждого. И всё, вроде бы как получилось.

Здесь не возьмусь сказать что вы здесь могли померить. Длина волны в этом диапазоне примерно 3 см. На расстоянии 2-3 мм это что-то непонятное, т.к. присутствуют излучения в пространство и отражения от открытого конца волновода. Если хотите померить коэффициент прохождения (S12) надо поместить образец в волновод.

поскольку речь идёт о расстояниях порядка 50-70 см.

Сдается мне, что в диапазоне 1-4 ГГц это не дальняя зона.

[Shura_jj]

Цитата(Shura_jj @ Nov 26 2009, 12:08)
Что касается измерений "на прохождение", по параметру S21 - я проводил их по схеме с волноводами 23х10 для структуры из 2-х колец в диапазоне 8.8-12ГГц, опять же, что было под руками. Плюс ко всему - мерял без антенн, просто помещал образец между фланцами волноводов на расстоянии 2-3мм от каждого. И всё, вроде бы как получилось.

Здесь не возьмусь сказать что вы здесь могли померить. Длина волны в этом диапазоне примерно 3 см. На расстоянии 2-3 мм это что-то непонятное, т.к. присутствуют излучения в пространство и отражения от открытого конца волновода. Если хотите померить коэффициент прохождения (S12) надо поместить образец в волновод.

да нет, 2-3мм - это <<lambda, т.е. 3см, поэтому здесь почти отсутствует излучение в пространство и практически не искажается картина поля в волноводе, я проверял по искажению картинки КСВН на панорамнике, вот большие расстояния - действительно сказываются.
Если интересно - вот результаты по S21для 2-х колец

Цитата(Shura_jj @ Nov 26 2009, 12:08)
поскольку речь идёт о расстояниях порядка 50-70 см.

Сдается мне, что в диапазоне 1-4 ГГц это не дальняя зона.

не страшно. в диапазоне lambdamax=30см. 2*lambda=60см - вроде бы уже не ближняя зона, наверное продольными составляющими здесь уже можно пренебречь.


Так всё-таки, коллеги, что-нить по существу можете предложить? Мож комменты какие есть по моему методу с антеннами под 45град?

С уважением Александр

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DEM_ALEX]

Относительно вашего вопроса: если нужно измерить мощность отраженного от Вашего устройства при угле между антенами 90 градусов, то приведенная схема подойдет. Только Вы видели рупор в этом диапазоне? Он не меньше полметра в плоскости раскрыва.
Я бы взыл две направленные антенны (например логопериодические) расположил рядом, а объект исследования расположил бы метрах в 2-3. Одну антенну в канал падующей, а другую в канал отраженнной волны. И не плохо было бы проверить на чем-нибудь заранее известном (например метпллической пластинке). IMHO

[Shura_jj]

По поводу размеров рупора Вы, несомненно правы . Буду искать что-нить поменьше, логопериодические антенны - это мысль... спасибо!
Единственное, хотел уточнить: если расположить 2 антенны, как Вы говорите рядом, т.е. как я понимаю вот таким образом (рупоры показаны условно):



то не буду ли я мерять КСВ, а не чистую АЧХ из-за того, что падающая и отражённая волны будут "накладываться" друг на друга и интерферировать, давая всплески и спады?

С уважением Александр

Сообщение отредактировал Shura_jj - Nov 28 2009, 07:50

[zer0]

И сдалась же вам эта АЧХ! Ввиду того, что рассеяние происходит в длинноволновой области, АЧХ, а точнее -коэффициент отражения в свободном пространстве или эффективная площадь рассеяния, будет монотонно расти с увеличением электрических размеров пластины/колец. Ближайший резонансный всплеск - 0,48лямбда. Использование разнесенной схемы - это уже бистатические характеристики. Поищите Кобака В.О. "Радиолокационные отражатели".

[Shura_jj]

DEM_ALEX, zer0

Спасибо за отклики!

Ввиду того, что рассеяние происходит в длинноволновой области, АЧХ, а точнее -коэффициент отражения в свободном пространстве или эффективная площадь рассеяния, будет монотонно расти с увеличением электрических размеров пластины/колец. Ближайший резонансный всплеск - 0,48лямбда.

а вот у меня в MWS получилось, будто бы на графике ЭПР для 1 кольца по частоте всего 1 всплеск при lambda и всё. Т.е. график напоминает АЧХ консервативного RLC-контура. а при 0.48 получается просто монотонный рост. Не знаю, правильно это или нет, но суть измерений как раз в том, чтобы увидеть этот резонанс при lambda для каждого кольца, если он есть .

Использование разнесенной схемы - это уже бистатические характеристики.

именно они. Я таким образом надеюсь измерить ЭПР без учёта КСВН, я называю её "чистая АЧХ" . Поскольку, если угол между антеннами взять малый, например расположить их параллельно, как показано на последнем рисунке, то реальная ЭПР структуры "утонет" в всплесках и спадах КСВН из-за интерференции падающей и отражённой волн. А вот если разнести антенны под 90град., то, по идее, можно будет увидеть чистую ЭПР.

Резюме: всем спасибо, завтра поеду мерять .

P.S.: большое спасибо zer0 за книгу Кобака В.О. "Радиолокационные отражатели". Нашёл много интересного по дифракции, и не только по этой задаче.

С уважением Александр

Сообщение отредактировал Shura_jj - Dec 2 2009, 10:58

[DEM_ALEX]

Приемная антенна будет принимать только отраженный сигнал. Тогда мощность отраженного сигнала должна зависить от коэффициента отражения и расстояния до объекта.