Прибор для расчета электрических цепей свч

 

ПРИБрР ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СВЧ, содержащий основание , на котором в направляющих размещен ползунок, и два поворотных указателя, одними концами закрепленных на оси, установленной на ползунке перпендикулярно к плоскости основания , отлич ающи и ся тем, что, с целью расширения числа вычисляемых параметров за счет определения направленности ответвителя, коэффициентаотражения нагрузки и сдвига фаз между ними, а также повышения быстродействия, на основание нанесена система концентрических окружностей, центр которых расположен на линии,, параллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось, а на ползунке под поворотными указателями на оси размещен прозрачный поворотный диск, на кото (О рый нанесена система концентрических окружностей и угловая шкала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1И

3(50 G 06 G 1/О

0 -1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3470919/18-24 (22) 19.07.82 (46) 23,10.83. Вюл. Р 39 (72) В.A. Следков.и .В.Д. Рязанов (71) Ростовский ордена Трудового .

Красного Знамени государственный университет (53) 681.3(088.8) (56) 1. Каменецкий M.H. Анализ методов измерения полного сопротивления на направленных ответвителях.

"Измерительная техника", 1979, 9 б.

2. Авторское свидетельство СССР

М .68513, кл. G 06 G 1/08, 1945.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3327545/24, кл. G 06 G 1/12, 1981 (прототип).. (54)(57) ПРИБ ЗР ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СВЧ, содержащий основание, на котором в направляющих размещен ползунок, и два поворотных указателя, одними концами закрепленных на оси, установленной на ползун ке перпендикулярно к плоскости основания, отличающийся тем, что, с целью расширения числа вычисляемых параметров за счет определения направленности ответвителя, коэффициента отражения нагрузки и сдвига фаз между ними, а также повышения быстродействия, на основание нанесена система концентрических окружностей, центр которых расположен на линии,, параллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось, а на ползунке под поворотными. указателями на оси размещен прозрачный поворотный диск, на который нанесена система концентрических окружностей и угловая шкала.

1049924

Изобретение относится к мйканическим средствам вычислительной техники и предназначено для расчета электрических цепей СВЧ, а именно определения направленност ответвителя, коэффициента отражения нагрузки и сдвига фаз между ними по результатам трех измерений, одно из которых сделано при непосредственном соединении нагрузки с рефлектометром, а два других - при соединении через tO отрезки линии передачи разной длины с номинальным волновым сопротивлением.

При измерении малых коэффициентов отражения основную ошибку дает конечная величина направленности рефлектометра, ориентированного на отраженную волну.

Известна методика измерений, позволяющая исключить зависимость точ ности измерений от конечной направленности рефлектометра, которая заключается в следующем. При измерении малых коэффициентов отражения можно считать, что

А = Г + Д, где A — сигнал, поступающий в детекторную головку;

à — сигнал,,обусловленный коэффициентом отражения;

Д вЂ” сигнал, обусловленный конечной направленностью датчика отраженной волны.

По теореме косинусов

35

А = Д + à — 2ДГ cos(>< - )

2 2

Д + Г + 2ДГ ° cos ф, (Х, где А,Д,Г. — модули А„Д и Г, соот- 40 ветственно, Ц вЂ” угол между Д и Г.

Включая между нагрузкой с коэффициентом отражения Г и рефлектометром отрезок линии с номинальным волновым 45 сопротивлением и электрической длиной a„ и aq получим

Л = Д + Г + 2 cos((p-2а(, ) (2)

2 2 2

2 2 2

A = Д + Г + 2ДГ ° cos(g-2

Таким образом, с помощью трех измерений получаем систему из трех нелинейных уравнений с тремя неизвестными Д,Г и ф, .1 .

Однако, решив эту систему, мы получим громоздкие выражения, расчеты по которым требуют много времени.

Известны приборы для расчета элек-60 трических цепей, позволяющие определять полное сопротивление, эквивалентное последовательно или параллельно включенным полным сопротивлениям, и содержащее основание, на которое нанесены дуговые шкалы, и две поворотные на шарнире линейки, связанные одна с другой при помощи выступа, установленного на основании и проходящего через продольные пазы в обеих линейках.(2) .

Недостатком приборов является узкий круг определяемых параметров.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является прибор для расчета электрических цепей, позволяющий определять коэфФициент отражения нагрузки по известной величине направленности рефлектометра, ориентированного иа отраженную волну (или направленность рефлектометра по известной величине коэффициента отражения нагрузки}, и результатам двух измерений, одно иэ которых сделано при непосредственном соединении нагрузки с рефлектометром а второе — при соединении через отрезок линии передачи с номинальным волновым сопротивлением.

Прибор состоит из основания, по которому перемещается ползунок с осью. На оси установлены две линейки, с одной иэ линеек жестко связана дуговая шкала. На конце основания установлены две другие линейки с возможностью вращения вокруг общей оси, на этих линейках имеются фиксируемые ползунки с визирами. Центры осей вращения всех линеек расположены на прямой, параллельной направлению перемещения ползунка относи тельно основания. Основание и все линейки имеют одинаковые шкалы. !

Установив ползунки с визирами на деления, соответствующие результатам двух, измерений (при непосредственном соединении нагрузки с рефлектометром и через отрезок линии передачи), а ползунок на основании на деления, соответствующие известной величине направленности, и сделав угол между линейками на ползунке равным удвоенной электрической длине отрезка линии передачи, вращаем все линейки до тех пор, пока визиры на ползунках линеек, имеющихся на основании, не совместятся с одинаковыми делениями на двух других линейках, что будет соответст. вовать неизвестному коэффициенту. отражения f3) . !

Однако известным прибором нельзя пользоваться, если и коэффициент отражения нагрузки и направленность рефлектометра неизвестны:

Цель изобретения " расширение числа вычисляемых параметров эа счет определения направленности ответвителя, коэффициента отражения нагрузки и сдвига фаз между ними по результатам трех измерений, а также повышение быстродействия.

1049924 .

Поставленная цель достигается тем, что в приборе для .расчета. электрических цепей СВЧ, содержащем основание, на котором в направляющих размещен ползунок, и два поворотных указателя, одними концами закреплен- 5 ных на оси, установленной на полэунке перпендикулярно к плоскости осно, вания, на оснОвание нанесена система концентрических окружностей, центр которых расположен на линии, па- 30 раллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось, а на ползунке под поворотными указа" телями на оси размещен прозрачный поворотный диск, на который нанесе-. на система концентрических окружностей и угловая шкала.

На фиг. 1 представлена конструкция прибора, на фиг. 2 — графическая иллюстрация формул 1-3.

Прибор состоит из основания 1 с 2О линейно перемещающимся по нему ползунком 2, на оси 3 которого установ. лен прозрачный поворотный диск 4.

На основание нанесена система 5" кон центрических.окружностей, образую- 25

Ших полярную систему координат, полюс который лежит на линии, параллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось 3. Кроме того, на основании имеются индика- gP торы выделения любых окружностей.

Такое выделение окружностей можно осуществить наложением на основание разноцветных колец или путем подсветки. На диске 4 имеются аналогичная система б концентрических окружностей, образующих полярную систему координат, полюс которой совпадает с осью 3, и два поворотных указателя

7 и 8. Так как измерительные прибо-. ры на СВЧ обычно градуируются в де-. цибелах, то для упрощения работы с прибором радиус-векторы в обеих системах координат нужно. брать в логарифмическом масштабе. Линейное перемещение ползунка по основанию 45 обеспечивается направляющими 9, в которых установлен ползунок.

Прибор работает следующим образом.

С помощью системы индикации на основании выделяются три окружнос- $Q ти, соответствующие трем измерениям

A ), A u Ag. Поворотиые указатели

7 и 8 устанавливаются относительно полярной оси 10 на углы 2Ы и 21 соответственно по угловой шкале 11.

Перемещением ползунка относительно основания и вращением диска 4 отыскивается положение, при котором выделенные окружности на основании пересекаются с указателями 7 и 8 и полярной осью 10 в точках, лежащих на одной окружности диска 4. Радиус этой окружности и расстояние меж- . ду полюсами определяют неизвестные направленность и коэффициент отраже-; ния, а угол между линией, соединяющей полюса, и полярной осью 10 - фазовый сдвиг между ними. Чтобы узнать, какое из полученных чисел является направленностью, а какое — коэффициентом отражения, необходимо повторить измерения с другой нагрузкой.

Для повышения точности отсчета при небольших размерах прибора применяется нормировка: величина максимального из векторов А, А 1, A g (например, Aj принимается за 0 дБ и ему соответствует наибольшая окружность на основании, две другие выделяемые окружности — А-A и A-A . (Если бы масштаб был линейным, а не логарифмическим, то нужно было бы делить на наибольшее из чисел А, А и A g два остальных) . В результате получается две величины Д-A и Г-A.

Предлагаемый прибор позволяет также ускорить определение коэффициента отражения нагрузки по известной величине направленности рефлектометра и результатам двух измерений по сравнению с известным.

Для этого нужно сделать следующее.

С помощью системы индикации на основании -выделяются,две окружности, соответствующие двум измерениям

A и А . Ползунок устанавливается таким образом, чтобы расстояние между полюсами соответствовало известной направленности ответвителя, а угол между поворотным указателем 7 и полярной осью 10 берется равным

2Му. Затем вращением диска 4 отыскивается положение, при котором выделенные окружности на основании пересекаются с указателем 7 и полярной осью 10 в точках, лежащих на одной окружности диска 4. Радиус этой окружности определяет коэффициент отражения, а угол между линией соединяющей полюса, и полярной осью

10 — фазовый сдвиг между направленностью и коэффициентом отражения.

Таким образом, при работе с прибором надо вращать круг вместо того, чтобы одновременно вращать три .линей- ки е

Использование изобретения позволит свести трудоемкий Процесс вычисления большого количества пара.— метров к простым механическим действиям и даст экономию времени

8-14 мин при вычислении одной точки частотной характеристики, а при снятии всей амплитудно-частотной характеристики, которая обычно содер» жит не менее 5 точек — 40-70 мин.

1049924 се<2

Составитель И. Шелипова

Техред И . Tenep . Корректор Г.решетник

Редактор О. Бугир

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эаказ 8428/47 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5