Способ калибровки измерителей малой мощности свч
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ СВЧ, основанный на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и образцового измерителей, с т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения трудоемкости калибровки, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель коэффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовьй измеритель и измеряют его КСВ и падающую мощность на всех необходимых частотах,, а затем к. изме рительной линии подключают калибруемый измеритель и измеряют его КСВ на тех же частотах, причем мощность, проходящую в калибруемый измеритель, вычисляют по формуле {k,.l)К . Р Р. (V) К, где Р - мощность, проходящая в калибруемый измеритель; Рд - мощность, прощедшая в образцовый измеритель; К - КСВ образцового измерителя; К, - КСВ калибруемого измерителя,
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
SU., 1 О9398
3459 С 01 R 21/07
ГОСУДАРСТВЕННЬФ НОМИТЕТ СССР
По ДЕЛАМ Ижиц-тКНИЙ И ОТНЕЬПМй
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСИОМУ СВИДЕ П=ЛЬСТБУ
1 ..1
t (21) 3564613/18-21 (22) 10.0 1.83 (46) 23.05.84. Бюл. Р 19 (?2) Ю.А. Давыдов (53) 621.317.38(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 985750, кл. t: 01 R 21/07, 1980. (54) (57) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ СВЧ, основанный на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и образцового измерителей, о т .л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудоемкости калибровки, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель коэффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовый измеритель и измеряют его
КСВ и падающую мощность на всех необходимых частотах, а затем к измерительной линии подключают калибруемый измеритель и измеряют его КСВ на тех же частотах, причем мощность, проходящую в калибруемый измеритель, вычисляют по формуле
P=Pq (1j к, (k ° 1(к где Р— мощность, проходящая в калибруемый измеритель;
P0 — мощность, прошедшая в образцовый измеритель;
Я
Я
К„ — КСВ образцового измерителя;
К вЂ” КСВ калибруемого измерителя.
1Î93985 а ти требуется два рабочих места. Крои ме того, к калибраторам падающей мощности предъявляются очень высокие требования по снижению Г фф, чтобы уменьшить составляющую погрешность за счет рассогласования. При многократном использовании высокочастотные е- разъемы изнашиваются и калибраторы часто выходят из строя.
10 Наиболее близким к изобретению является способ калибровки поглощающих ваттметров, который позволяет проводить калибровку измерителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей
15 мощности на измерительной линии (на одном рабочем месте) методом сравнения с образцовым ваттметром Г2 3.
Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах может использоваться для калибровки измерителей малой мощности СВЧ с рассогласованным входом.
Известны. способы калибровки изме рителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей мощности с помощью иэм рителей КСВ и калибраторов падающей мощности, а также методом сравнения с образцовым ваттметром.
Наиболее широкое распространение получил метод с помощью измерителей
КСВ и калибраторов падающей мощности который заключается в следующем.
Сначала яа измерительной линии или панорамном измерителе КСВ измеряют
КСВ на входе калибруемого измерителя мощности К. Затем производят калибровку измерителя по мощности, про- 26 ходящей в него. Для этого на вход калибратора падающей мощности, аттестованного по коэффициенту передачи о п и эффективному коэффициенту отражения Г ф,, подключают генератор
Яфф Э сигналов, а на выход — калибруемый измеритель. В боковое плечо калибратора мощности подключают образцовый ваттметр поглощаемой мощности, с помощью которого измеряют мощность 311
Р в боковом плече калибратора (1 .
0 <
Иощность, проходящую в калибруемый измеритель, вычисляют по формуле
Д
Р=Ро 35
О к(К + 1)
pgtec > погрешность образцового 45 ваттметра; погрешность аттестации калибратора мощности по< я., погрешность измерения вели4К чины (К + 1) где о
Pî
С
{к+ ) хах 1 пнр
pnp>xПогрешность измерения мощности Р вычисляют по формуле
Способ калибровки измерителей мощности заключается в следующем.
Сначала на выход измерительной линии подклочают образцовый ваттметр и при подключенном на входе линии генератора измеряют максимальное U „„ H о минимальное 0;„. значения полей в измерительной лйнин, а также мощность Р на выходе измерительной линии при помощи образцового ваттметра.
Затеи образцовый ваттметр отключают и подключают калибруемый измеритель мощности. Изменяют величину подводимой к чэмерительной линии мощности до значения, когда максимальное значение поля равно максимальному (U Ä ) эначеннк поля в измерительной ликии при подключении к ней образцового ваттметра. Измеряют минимальное значение поля U„;„в измерительной линии, измеряют КСВ-К z калибруемого измерителя и при одинаковом О оох сравнивают о мощности, проходящие в образцовый ваттметр (Р„ ) и калибруемый изме"Р" о ритель (Р„ „) по формуле о ох о 1 о о
Р яРох щ1о
О „u
Р
"о о
1 п ом,о о р с — погрешность за счет рассогласования, равная
К—
d" 2(— — -)
Расе К + 1 фф
Недостатком способа является то, что для калибровки измерителя мощносгде Z - - волновое сопротивление линии передачи, tnt
Измерив отношение, вычис М ляют мощность, проходящую в калибруе мый измеритель,2ю формуле
Ut„1„
P P орох о 11
Погрешность измерения Р„ вычисФ прох ляется по формуле
1093985 4 тель и измеряют его КСВ на тех же частотах, причем мощность, проходяшую в калибруемый измеритель, вычисляют по формуле
5 (К2 + 1) К1
° ъ о (К.,+1) К (2) 2
2 (2 1 (3) =0,04 К
Поскольку К и К> В формуле (2) измеряются на одном и том же панорамном измерителе КСВ, то погрешность
2 (К„М) К измерения отношения " 2 можно (К, + 1)2К определить по формуле (K„(ííK,IèÇ K (1.;к / (K +1) k
/ Ро где о" — погрешность образцового
О ваттметра;
1Π— погрешность измерения отО ношения.
Недостатком известного способа калибровки измерителей мощности является низкая производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при одном подключении образцового ваттметра к измерительной линии калибровку производят только на одной частоте, т.е. при калибровке на нескольких частотах в полосе частот необходимо несколько раз поочередно подключать к измерительной линии образцовый ваттметр и калибруемый измеритель. При этом на каждой частоте требуется регулировка зонда измерительной линии по чувствительности, что нарушает калибровку зонда на предыцущих частотах. При калибровке серии измерителей30 мощности, например, при выпуске из производства низкая производительность будет еще более очевидна, так как необходимо постоянное подключение и отключение образцового ваттметра.
Частое подключение и отключение изнашивает в.ч. разъемы образцового ваттметра и измерительной линии и выводит их из строя. Кроме того, исключена возможность автоматизации изме- 4g рений в непрерывной полосе частот.
Цель изобретения — снижение труо доемкости измерений, а также увеличение срока службы измерительной
I аппаратуры при калибровке серийно выпускаемых измерителей мощности..
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и образцового измерителей, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель коэффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовый измеритель и измеряют его КСВ 55 и падающую мощность на всех необходимых частотах, а затем к измерительной линии подключают калибруемый измеригде P — - мощность, проходящая в калибруемый измеритель;
P — мощность прошедшая в образо
Э цовый измеритель;
К вЂ” КСВ образцового измерителя;
К вЂ” КСВ калибруемого измерителя. г
Погрешность измерения Р вычисляется по формуле где о — погрешность образцового ват о тметр а; — погрешность измерения (< +1) Покажем, что погрешность о не будет превышать погрешности d . Для этого оценим составляющие погрешности в формулах (1) и (2). КСВ на входе измерителей мощности обычно не превышает 1,5. Погрешность измерения КСВ на панорамном измерителе на фиксированных частотах составляет приблизительно: Погрешность максимальна при К„= 1 и К2= 1,5 (или К1= 1,5 и К = 1). 2 (2,o ) -r,g,И случае составит 5 109398 Подставив это, а также выражение (3) в (4), получим g(K„i Погрешность измерения К в зтсм Таким образом, получаем <1 27. ° 1(К, + 1) Ь ((К, + 1) К„ Оценим погрешность Урд св формуле (1). Эффективный коэффициент отражения у калибраторов падающей мощности составляет (0,03 зФФ Тогда при К = грешность за счет рассогласования: ls формуле (2) составит Dj = 2 — = — — — 0,03 =- 0,012, (» -1) Расс (1 5 + 1) т.е. получим, что (K + 1) Kz 2 — — — — — „,=,2Х l(K + 1) K„ Погрешность аттестации калибратс3Ф» ра мощности по а в формуле (1) обычно составляет 2,5-37, а погрешностьФр в формуле (2) равна 17.. па 4> Не оценивая даже погрешности 4К д (— — — ---) в формуле (1), можно сдав (К + 1)2 3" лять вывод, что погрешность д", не превьппает погрешности Р . Погрешность измерения КСБ — К2 калибруемаго измерителя мощности ня панорамном измерителе при K 2 = 1,5 на фихсирсДf ванных частотах составит д K = 6/,, что не превысит допустимую йагрешность, устанавливаемую на рабочие измерители мощности. При измерении КСВ в непрерывной полосе частот погрешность измерения КСВ cacTàíèT d"K,,= = 5KX или при К = 1,5 dK2 == 7=5Xs что вьппе допустимой. Тогда, с цельк. уменьшения погрешности, КСВ калибруемого измерителя мощности вычисляют .С по формуле -К = К- © У К2 где Ко - KGB абразцовога >
КСВ погрешность измерения атК, ношения К ! Оц BHi IIoI"p шнасть К2 с (). Она макК ,5 и высимяльня пви К = i u I числяется па фсфмуле / . 1 К jj+Is k I 1 К„ z j к (I+d hajj и„ При измерении на фиксированных = .cToTàõ, т.е. при а-К = 4 К7... погрешность равна ="" (— = 1 — - -- =- 0 019 = 1 97. К-. 1 04 1 / 1 06 Р .. оУ а при измерении в = åïpeðûâíoé полосе -::.Ястат т.е- прн с "К = 5 KX К; . 0 05 о., (— ) = 1 — - — -=0 023=2 3/ К, 1,075 Тогда, например, при УК а = 2X общая погрешность измерения К cocTRBHT при а"К = ч Х/ д К (?,8X, а при ОК = 5X а- К 6 3, 1Х что значительна ниже допустимой псгрепности для рабочих измерителей мощна"ти. Предлагаемы способ калибровки позволяет автоматизировать працесс измерений в непрерывной полосе частот, =-сли в качес=-ве образцового испальза-=:àl"b ваттметр с цифровой индикацией, .=. — меющей вал<од ня самописец, и аттестованный па проходящей мощности и КСВ в непрерывной паласе частот (путем интерполяции между кддибраванныщи а -;ястстями) а измерения KCB -. К . и К2 и мощности Р-„ ня выходе панорамного измерител,. KCB проводить в реп™ме автоматической перестройки частоты. 3нячение машности Ра в полосе частот будет записано на самописце или ЦПМ ,(в режиме медленной перестройки частоты, например, с периодом перестройки а;=вным 40 с), 1093985 Составитель С. Кабиков Редактор А. Коэориэ Техред Т.Дубинчак Корректор О. Билак Заказ 3417/36 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 При использовании предлагаемого способа калибровки измерителей малой мощности СВЧ увеличивается производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при 5 одном подключении образцового ваттметра калибровку измерителя мощности производят на нескольких частотах в полосе частот панорамного измерителя КСВ, а при калибровке серии измерите-1б лей мощности образцовый ваттметр подключают только один раз в начале измерений. Производительность измерений по сравнению с известным способом увеличивается в 3-4 раза. Нечастое подключение образцового ваттметра значительно увеличивает срок его службы. Кроме того, становится возможным автоматизировать процесс измерений,что еще более увеличит производительность калибровки. По сравнению с широко распространенным способом калибровки с помощью 1калибраторов мощности предлагаемый способ также имеет преимущества: исключаются из употребления остродефицитные калибраторы падающей мощности, калибровка измерителей мощности производится на одном рабочем месте, а также становится возможным автоматизация измерений.
