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):

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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)

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

С уважением Александр.

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

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)

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

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.

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

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.



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

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

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла



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

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

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):

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

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".

DEM_ALEX, zer0

Спасибо за отклики!



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 .



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

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