Совершенствование измерителя электромагнитного поля в частотном диапазоне 30 МГц – 30 ГГц

Abstract

Энергия электромагнитного поля очень высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот в последнее время нашла широкое применение практически во всех сферах человеческой деятельности. Подтверждена необходимость контроля электромагнитного поля в частотном диапазоне 30 МГц – 30 ГГц и обоснована целесообразность детального анализа технических ограничений известных измерителей в этом диапазоне. Рассмотрена техническая проблема избирательного контроля электромагнитных излучений на отдельных частотах в широком диапазоне 30 МГц – 30 ГГц с выводом результатов измерения на портативный персональный компьютер. По результатам патентного поиска измерительных инструментов выявлены технические ограничения известных устройств контроля высокочастотных составляющих электромагнитного поля: недостаточная проработанность конечного устройства вывода/индикации, отсутствие промежуточных фильтров в измерительных и питающих цепях, использование термопреобразователей электромагнитной энергии в качестве детектирующего элемента, отсутствие активных усилительных элементов, цепей выделения промежуточной частоты в исследуемом сигнале, микропроцессорного вычислительного блока, экранирования корпуса. Предложены технические решения по устранению выявленных ограничений посредством объединения в разработанном и защищенном патентом селективном измерительном инструменте широкополосной антенны, высокочастотного разъема и размещенных в экранирующем корпусе электромеханического блока коммутации, микроконтроллера, преобразователя частоты, аттенюатора, усилителя, генератора опорной частоты, логарифмического детектора, полосового фильтра, аналого-цифрового преобразователя, источника опорного напряжения, жидкокристаллического дисплея, COM-порта микроконтроллера и блока питания. Приведено описание разработанного устройства для контроля электромагнитного поля, учитывающего предлагаемые технические решения. Обоснована возможность избирательного контроля электромагнитных излучений на отдельных частотах. Представлены схема объединения элементов разработанного устройства и результаты моделирования входного спектра электромагнитного сигнала частотой 433 МГц и выходного спектра частотой 19 МГц, подтверждающие возможность избирательного контроля в заявленном частотном диапазоне и вывода результатов исследования на компьютер для обработки по универсальному алгоритму и представления в формализованной структуре.