Цифровой измеритель мощности свч

 

ЦИФРОВОЙ ИЗШРИТЕЛЬ МОПЩОСТИ СВЧ, содержащий цифровой индикатор , переключатель, управлящий вход которого соединен с выходом триггера, а выход через частотно-импульсный преобразователь - с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с первым выходом генератора сетки частот, а.выход - с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом счетчика, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности, в него введены формирователь времени счета, делитель частоты, микропроцессор и дешифратор , причем управляющие входы триггера соединены соответственно с первым и вторымвыходами дешифратора, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами счетчика, формирова:теля времени счета и цифрового индикатора, информационные входы которого соединены с выходами счетчика и информационными входами делителя частоты и микропроцессора, кодовые выходы и управляющий выход соединены с кодовыми входами и перi вым входом дешифратора, второй вход (Л которого соединен с первым выходом делителя частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя времени счета, первый выход которого соединен с первым входом микропроцессора , соединенного вторым входом с вторым выходом генератора сетки частот , третьим выходом соединенного с входом делителя частоты, а выход формирователя времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа. 41 : Cs9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) (И) А

3@р G 01 R 21/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

F34)ills l IL - »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3581787/18-21 (22) 18. 04. 83 (46) 07.07.84. Бюл. к 25 (72) В.Н. Горин, Н.Д. Дубовой, T.À. Иалашихин, Ю.Л. Нуров, В.И. Осокин и В.Н. Поротов (53) 621.371.28(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 902599, кл. G 01 R 21/04, 01.10.81.

2. Груздев С.В. и др. Измеритель мощности СВЧ с автоматическим выбором предела измерений. "Изв ° высш. учеб. заведений, Приборостроение", . 1972, т. XV, Р 1, с. 13. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ. МОЩНОСТИ СВЧ, содержащий цифровой индикатор, переключатель, управлящий вход которого соединен с выходом триггера, а выход через частотно-импульсный преобразователь - с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с первым выходом:генератора сетки частот, а.выл од — с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом счетчика, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены формирователь времени счета, делитель частоты, микропроцессор и дешифратор, причем управляющие входы триггера соединены соответственно.с первым и вторым выходами дешифратора, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами счетчика, формирователя времени счета и цифрового индикатора, информационные входы которого соединены с выходами счетчика и информационными входами делителя частоты и микропроцессора, кодовые выходы и управляющий выход соединены с кодовыми входами и первым входом дешифратора, второй вход которого соединен с первым выходом делителя частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя. времени счета, первый выход которого соединен с первым входом микропроцес-. сора, соединенного вторым входом с вторым выходом генератора сетки частот, третьим выходом соединенного с входоь делителя частоты, а выход фор. мирователя времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа, 1101752

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мощности СВЧ.

Известно устройство, содержащее термисторный мост, первая диагональ .которого соединена с формирующим блоком, а вторая диагональ подключена через импульсный усилитель, амплитудный детектор, генератор управляющей частоты и вычислительный блок 10 ко входу реверсивного счетчика f1) .

Известно устройство, содержащее

1 цифровой индикатор, переключатель управляющий вход которого соединен выходом триггера выход через частот- но-импульсный преобразователь — с первым входом вычитателя, второй вход . которого соединен с первым выходом генератора сетки частот, а выхоп— с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом счетчика (21 .

Недостатком обоих устройств является их низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности°

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее цифровой индикатор, переключатель, 30 управляющий вход которого соединен с выходом триггера, а выход через частотно-импульсный преобразователь с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с" первым выходом генератора сетки частот, а вы- 35 ход — с входом электронного ключа, вйход которого соединен с входом. счетчика, введены формирователь времени счета, делитель частоты, микро40 процессор и дешифратор, причем управляющие входц триггера соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора, третий, четвер- . тый и пятый выходы которого соединены

45 соответственно с управляющими входа-. ми счетчика, формирователя времени .счета и цифрового индикатора, информационные входы которого соединены с выходами счетчика и информационными входами делителя частоты и мик- 50 пропроцессора, кодовые выходы и управляющий выход — соответственно с кодовыми входами и первым входом дешифратора, второй вход которого соединен с первым выходом делителя 55 частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя времени счета, первый выход которого соединен с первым входом микропроцессора, соединенного вторым входом со вторым выходом генератора сетки частот, третьим выходом соединенного с входом делителя частоты, а выход формирователя времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа.

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя мощности СВЧ.

Цифровой измеритель мощности СВЧ содержит цифровой индикатор 1, переключатель 2, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 3, а выход через частотно-импульсный преобразователь 4 соединен с первым входом вычитателя 5, второй вход кото рого соединен с первым выходом генератора 6 сетки частот, а выход — с входом электронного ключа 7, выход которого соединен с входом счетчика 8, управляющие входы триггера 3 соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора 9, третий, чет.вертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами счетчика 8, формирователя 10 времени счета и цифрового индикатора информационные входы которого соединены с выходами счетчика 8 и информационными входами делителя 11 частоты и "микропроцессора 12, кодовые выходы и управляющий выход которого соедикены соответственно с кодовыми входами и первым входом дешифратора

9, второй вход которого соединен с первым выходом делителя 11 частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя 10 времени счета, первый выход которого соединен с первым входом микропроцессора 12, соединенного вторым входом с вторым выходом генератора 6, третьим выходом соединенного с входом делителя

11 частоты, а выход формирователя 10 времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа 7.

Цифровой измеритель мощности СВЧ работает следующим образом.

В начале работы, в первый такт, при отсутствии измеряемого сигналамощности СВЧ (переключатель 2 отключает мощность СВЧ от входа преобразователя 4) термисторный мост преобразователя 4 мощности в частоту уравновешен и на выходе преобразователя

4 присутствует установившееся значение частоты F = Го„, где à — значение выходной частоты частотно-им30

Выходной сигнал делителя 11 Fo связан с информационным кодом N на его входе зависимостью ог, - Р г

Р = — gg 2 =-+„Я

2 " 2 М

35 где и — разность делителя 11 частоты;

cL, — состояние i-го разряда кода

01, на входе делителя 11, равное либо О, либо 1; 40

F — значение частоты на 2-ом

02 выходе кварцованного генератора 6 сетки частот..

Выходная разностная частота b,F. поступает на вход электронного ключа 45

7, который пропускает эти импульсы на счетный вход счетчика 8 только в течение времени Т „ = 1/Г., строго определенного во временном пространстве циклограммы работы измерителя 50 мощности СВЧ. Положение временного интервала T „на временной оси циклограммы определяется генерированием (по команде микропроцессора 12) управляющего сигнала с соответствую- 55 щего выхода дешифратора 9, поступаю.щего на управляющий вход формирователя 10. з 11017 пульсного преобразователя 4 (в общем

= F + S- .Pñ â8, S — чувствительность преобразователя 4, P уровень измеряемой мощности СВЧ);

Fо — значение опорной частоты, вырабатываемое на одном из (первом) выходов генератора 6 сетки частот,при- .

"eM о, = Fo

При подаче мощности СВЧ во второй такт работы предлагаемого изме- 10 рителя, после окончания переходных процессов в самобалансирующемся преобразователе 4 по.истечении некоторого времени Т», которое характеризует его быстродействие, на выходе преобразователя 4 устанавливается новое значение частоты Г„,причем

Рх 4 Fù . Следовательно, измеряемая мощность СВЧ будет пропорциональна разностной частоте 6 F = F — Fo», вырабатываемой вычитателем 5, и соответственно значению кода N на выходе счетчика 8. Код N — двоичный эквивалент того количества импульсов разностной частоты Ь F, которое подсчиты- 2 вает счетчик 8 за время счета

Тс (Точ> Тч, ), представляющее собой значение периода выходной частоты делителя 11 с программируемым коэффициентом деления.

52 4

В первый такт при отсутствии изме ряемого сигнала (P „= О) термисторный мост преобразователя 4 мощности в частоту уравновешен. На выходе вычитателя 5 6F = О и счетчик 8 за любое время счета Т „ не изменяет свеого нулевого состояния. В общем случае в реальных условиях выходная. частота Fx преобразователя 4 отличается от номинального значения частоты Р на величину, определяемую интегральным дрейфом частоты F>, т.е. ее температурной и временной . зависимостями. Следовательно, за определенное время счета Т„ц в разные моменты времени состояние счетчика 8 импульсов будет отличаться от нулевого на величину интегрального дрейфа.

Точно так же при подаче неизменной мощности СВЧ за время Т в идеальном случае в разные времена счета на выходе счетчика импульсов будет одинаковое значение кода 0 = И „, пропорционального поданной мощности

СВЧ. При наличии дрейфа показания счетчика 8 будут отличаться от предыдущих показаний

Таким образом, при таком режиме измерения измеритель мощности обладает дополнительной погрешностью, связанной с определенной величиной интегрального дрейфа.

В настоящем цифровом измерителе мощности СВЧ перед процессом измерения (в первый такт — при Р „ О) проводится выбор времени счета в счетчике 8, т.е. адаптация к изменяющимся внешним условиям за счет трехкратного измерения величины h F в следующей последовательности. За

1 время чета Т, осуществленное в интервале времени t<. ..t „ + Т „, в счетчике 8 импульсов будет накоплено

f значение Н, которое затем считывается микропроцессором 12 и запоминается в его блоке памяти, Интегрирование в интервале времени (t + Т „) .. .(t1 + ЗТ„) позволяет получить в !! счетчике 8 значение N, которое равно числу импульсов частоты 4Р за вреIt мя счета 2Tc„. Значение N также считывается микропроцессором 12 и запоминается. Интегрирование в последующий интервал времени (t + 3 (t4 + .4T, ) позволяет получить в счетчике 8 значение N, равное числ1

61 импульсов частоты g F за время счета

1101752

Т ч, выполненное с момента времени (t< + ЗТ ) . Значение N фиксируется ш в памяти микропроцессора 12. Интегрирование происходит в следующем порядке. Микропроцессор 12 выдает команду обращения, а дешифратор 9 вырабатывает сигнал разрешения счета, т.е. преобразования частоты — код на управляющий вход формирователя

10 времени счета, который с данного момента времени после прихода импульса частоты Рс открывает ключ 7, тем самым пропуская импульсы частоты

hF на .счетный вход счетчика 8.

После прихода второго импульса 15 частоты Р на вход формирователя .

10 последний переключается и закрывает ключ 7, что соответствует концу времени счета импульсов частоты Г

На управляющем выходе формирователя 20

10 вырабатывается сигнал готовности данных интегрирования, который и поступает на вход запроса прерывания микропроцессора 12. Микропроцессор 12 выдает команду обращения к 25 счетчику 8 импульсов, по которой дешифратор 9 вырабатывает сигнал чтения счетчика 8. По переднему фронту этого сигнала происходит считывание показания счетчика 8, а по заднему - 30 установка счетчика 8 в нулевое состояние. !!

Очевидно, что значения Н „ N u

N пропорциональны площадям под кривой, представляющей собой разностную 35 частоту вычислителя 5, т.е ° 81, S, и S соответственно. В микропроцессоре 12 после окончания трехтактового измерения величины Д Г производится вычисление величины ANÄ соответст. 4б вующего выражению

hN =N - (N +N) g t (М

Так как величина AF имеет суще- 4 ственную нелинейность, определяемую интегральным дрейфом, то при произвольно выбранной величине Т оказывается, что S, f S „ + S . Следовательно, ь Йф О, что соответствует дополнительной погрешности, зависящей от величины интегрального дрейфа, которая будет внесена в результат измер ения .

Поэтому в настоящем цифровом изме- рителе мощности СВЧ в соответствии с законом двоичной последовательности меняется значение кода N на входе делителя 11 до тех пор, пока не будет определено такое значение времени счета ТсЧ = Т (Т„> ТЧст ) при к ром b, N принимает значение, равное нулю. Каждое новое значение кода N записывается в делитель 11 после выполнения в микропроцессоре 12 операции вычисления величины ДН только в том случае,. если L N 4 0 по команде обращения к делителю 11, вырабатываемой микропроцессором 12. В этом случае дешифратор 9 генерирует на первом управляющем выходе сигнал записи кода Ny в делитель 11. После установления величины Т оказывается,. что при отсутствии мощности СВЧ N я

N, + N ($ = S < + S,) при линейной зависимости величины интегрального дрейфа от времени. . При подаче мощности СВЧ микропроцессором 12 будет зафиксирована величина Ь N, соответствующая выражению пропорциональная измеряемой мощности

СВЧ, так как интегральная величина.

ЬН з пропорциональна b S, à A S

=S, †.S1 — S . Обработка результата трехтактного измерения осв6бождает показания измерителя мощности СВЧ от дополнительной погрешности, определяемой температурным и временным дрейфом, но для этого необходимо предварительно установить время счета Т, в течение которого величина интегрального дрейфа изменяется по линейному закону.

Таким образом, наличие в предлагаемом измерителе мощности СВЧ последовательно соединенных делителя частоты с программируемым коэффици". ентом деления и формирователя времени счета, триггера, дешифратора и микропроцессора, позволяют получить цифровой отсчет измеряемой величины и автоматически устранить дополнительную погрешность, зависящую от величины интегрального дрейфа, и тем самым повысить точность измерения на 30 — 507 по сравнению с базовым объектом.

Вазовым объектом является термис.— торный измеритель мощности СВЧ N3-22Ä с набором термисторных преобразователей типа N5-30, М5-32 и т.д.

1101752

Составитель Н. Коновалов

Техред M. Гергель Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Данкулич

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

Заказ 4758/29 Тираж 711. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5