Метод реактивного зонда

При измерениях методом реактивного зонда (рис. 37) выводы измеряемого устройства закорачивают и оно превращается в резонатор (резонансный макет). Для того чтобы поле такого резонатора соответствовало полю устройства в рабочем режиме, необходимо, чтобы он имел достаточно большую электрическую длину (несколько дли волн).

Рисунок 37 - Измерение структуры поля методом реактивного зонда

Сущность метода реактивного зонда сводится к тому, что при введении в резонансный макет, возбужденный на резонансной частоте, металлического или диэлектрического тела, меняется его резонансная частота. Изменение резонансной частоты пропорционально квадрату напряженности электрического поля в измеряемой области: , (14)

где W_ср – средний запас энергии в резонансном макете за один период колебаний; К_з – коэффициент, зависящий от геометрии, ориентации относительно направления поля и электрических параметров материала зонда.

Чтобы не нарушать структуру измеряемого поля и получать необходимую разрешающую способность, реактивный зонд должен иметь геометрические размеры значительно меньшие длины волны и сферическую (шарик) или цилиндрическую (стержень) форму.

При измерениях резонатор возбуждается с помощью слабо связанного элемента связи. Конструкция и размещение элемента связи должны обеспечивать преимущественное возбуждение электромагнитной волны нужного типа. С помощью другого элемента связи, также слабо связанного резонатором и реагирующего преимущественно на волну нужного типа, СВЧ-колебания снимаются с резонатора и подводятся к детектору. Во время измерений реактивный зонд с помощью тонкой нити и механического приспособления перемещают внутри резонатора, что вызывает изменение его резонансной частоты. В каждом новом положении зонда ГСС настраивается на новую резонансную частоту исследуемого макета. С помощью волномера измеряют изменение резонансной частоты макета при отсутствии зонда. Полагая, что постоянная К_з не изменяется при измерениях, и поддерживая мощность генератора неизменной, по смещению резонансной частоты с помощью (14) определяют величину, пропорциональную напряженности электрического поля в измеряемой точке. Затем по измеренным точкам строят эпюр распределения электрической составляющей поля вдоль направления перемещения зонда.