Устройство для измерения частотной погрешности входного сопротивления и относительной неравномерности амплитудно- частотной характеристики линейных антенн

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЕЙНЫХ АНТЕНН, .содержащее два перестраиваемых генератора, выходы которых подключены к соответствующим входам балансного смесителя,, выходом соединенного с входами фильт-. ров разностной и суммарной частот, выход К61НДОГО из которых подключен к соответствующему входу первого кoм гyтaтopa, согласующий каскад, выключатель , второй коммутатор, генератор контактирующих импульсов, выходом соединенный с входом измерителя длительности коммутирующих импульсов и управляющими входами первого и второго коммутаторов, выход которого через интегратор соединен с входом нуль-индикатора, о тличающе ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерений параметров линейных антенн, в него введены делитель напряжения и два усилителя-ограничителя снизу и сверху, при этом выход первого коммутатора через согласующий каскад соединен с входами делителя напряжения и выключателя, выход которого подключен к первой входной клемме устройства, выход делителя напряжения через первый усилитель-ограничитель сверху подключен к первому, а через второй усилитель-ограничитель снизу к второму входам второго коммутатора, корпус делителя напряжения соединен с-второй входной клеммой устройства и ГО его корпусом.

(l9) ®U (11) СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН .

« OCYQAPCTBEHHblA KOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3677371/24-21 (22) 20. 12.83 (46) 30.06.85.Бюл.Р 24 (72) В.А.Иванов, Л.Я.Ильницкий и М,И.Фузик (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации (53) 621.317.332.6 (088.8) (56) Фрадин А.З,, Рыжов Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. M "Связь", 1972, с.28, 60.

Авторское свидетельство СССР

Р 654915, кл. G 01 R 27/02, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЕЙНЫХ АНТЕНН, содержащее два перестраиваемых генератора, выходы которых подключены к соответствующим входам балансного смесителя, выходом соединенного с входами фильт-. ров разностной и суммарной частот, выход каждого из которых подключен к соответствующему входу первого

4(1) G 01 R 27/02; G 01 R 27/28 коммутатора, согласующий каскад, выключатель, второй коммутатор, генератор коммутирующих импульсов, выходом соединенный с входом измерителя длительности коммутирующих импульсов и управляющими входами первого и Второго коммутаторов, выход которого через интегратор соединен с входом нуль-индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерений параметров линейных антенн, в него введены делитель напряжения и два усилителя-ограничителя снизу и сверху, при этом выход первого коммутатора через согласующий каскад соединен с входами делителя напряжения и выключателя, выход которого подключен к первой входной клемме устройства, выход делителя напряжения через первый усилитель-ограничитель сверху подключен к первому, а через второй усилитель-ограничитель снизу к второму

1 входам второго коммутатора, корпус делителя напряжения соединен с второй входной клеммой устройства и его корпусом.

1164629

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотной погрешности входного сопротивления н относительной неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) линейных антенн, а также для оценки влияния параметров антенн на условия обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва путем обеспечения измерений параметров линейных антенн.

На фиг.l представлена структурная схема устройства для измерения параметров антенн с несимметричным входом; на фиг. 2 — пример реализации структурной схемы устройства для измерения параметров антенн с симметричным входом.

Устройство (фиг.1) содержит генераторы 1 и 2 с частотами ц).1и w соответственно, балансный смеситель 3, фильтры 4 и 5 опорной (d = (e„- w<= const и испытательной

ы= N+ и = ы + 2M = .var частот соответственно, первый коммутатор 6, согласующий каскад 7 с большим входным сопротивлением, выключатель 8, исследуемую антенну 9, делитель 10 напряжения, усилители-ограничители 1 1 и 12 сверху и снизу, второй коммутатор 13, выходом соединенный через интегратор 14 с входом нульиндикатора 15, генератор 16 коммутирующих импульсов и, выходом соединенный с входом измерителя 17 длительности коммутирующих импульсов с управляющими входами первого и второго коммутаторов 6 и 13 соответственно, и первую и вторую 18 и 19 входные клеммы устройства.

Устройство (фиг.2) содержит генераторы 1 и 2 с частотами ы„ и ж соответственно, балансный смеситель 3, фильтры 4 и 5 опорной

Ю = w„- u = const и испытательной

1и=м,+.ш ж + 2ш = var частот соответственно, первый коммутатор 6, согласующий каскад 7, выполненный . с двумя. выходами, выключатель 8, исследуемую антенну 9, делитель 10 напряжения, усилитель-ограничитель 11 и 12 сверху и снизу, второй ком мутатор 13, интегратор 14, выполненный с двумя входами, нуль-индикатор 15, входом соединенный с выходом интегратора 14 генератор 16 коммутирующих импульсов, измеритель 17 длительности коммутирующих

5 импульсов, первую и вторую 18 и !9 входные клеммы устройства и элемент 20 развязки.

Устройства по фиг. 1 и 2 работают аналогично.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Напряжения с выходов генерато-, ров 1 и 2 поступают на вход смесителя 3. На выходе смесителя образуются равные по амплитуде напряжения суммарных и разностных частот.

: Эти напряжения разделяются фильтрами 4 и 5. На выходе фильтра 4 образуется опорное напряжение разностной частоты ы = и „ - ы . Частота <е в процессе измерений полдерживается постоянной, что достигается соответствующими изменениями частот ю,и и>. На выходе фильтра 5 о6разуется испытательное напряжение суммарной частоты w = 0 1 +

= wр+ 2w . Напряжение опорной ш„ и испытательной частот м через первый коммутатор 6 и согласующий кас30 кад 7 поочередно поступают на вход измерительной цепи, состоящей из. делителя. 10, усилителей-ограничителей ll и 12, коммутатора 13, интегратора 14 и нуль-индикатора 15, З5 и через выключатель 8 на вход исследуемой антенны 9, Поскольку входное сопротивление антенны 9 значительно меньше внутреннего сопротивления согласующего каскада 7 и пол40 ного сопротивления делителя 10 напряжения, то напряжение на выходе делителя 10 пропорционально модулю входного сопротивления антенны 9 1j, т.е. пропорциональ45 но напряжению на входных клеммах антенны. Напряжение с выхода делителя 10 в виде примыкающих друг .к другу импульсов с частотами заполнения ш, и w поступают на входы

50 усилителей-ограничителей ll и 12 напряжения разноименных полярностей. Амплитуды этих импульсов не равны друг другу вследствие зависимости модуля входного сопротив55 ления 1 Z (антенны 9 и коэффициента передачи собственно измерительного тракта. На вход интегратора 14 с выхода второго коммутатора 13

1 164629 4 чества электричества на интеграторе 14. При этом модули общего коэффициента передачи измерительного устройства по каналам опорной щ и испытательной О(частоты оказываются равными друг другу, т.е. поо че редно по ступают о граниче нные снизу импульсы положительной полярности длительностью „ на опорной частоте ((,, а на интервале коммутации 2 — ограниченные сверху импульсы отрицательной полярности на испытательной частоте (((. Информация о частотных свойствах исследуемой антенны 9 содержится в амплитудах гармоник этих импульсов, в том числе и на уровне их постоянных составляющих. Под действием постоянной составляющей импульсов положительной полярности накопительный элемент интеграто- 15 ра 14 заряжается, под действием постоянной составляющей импульсов отрицательной полярности — разряжается. Баланс количества электричества положительного и отрицательного знаков на накопительном элементе интегратора 14 наблюдается в том случае, если время действия постоянной составляющей меньшего уровня превышает время действия пос- 25 тоянной составляющей большего уровС ня т е ° npH условии что (1 ф 2

Баланса количества электричества добиваются установкой соответствующих длительностей импульсов, выра- Зр батываемых низкочастотным генератором 16 коммутирующих импульсов.

Для нормальной работы устройства период коммутации Тк = (, + i2 = const должен .быть значительно больше периода опорного и испытательного сигналов. 0 наступлении баланса судят по нулевым показаниям нуль-индикатора 15. Соответствующие длительности Ф и ь измеряют стандартным 4р

1 2 прибором и сравнивают друг с дру гом.

Работа устройства может быть описана с помощью математических выражений. 45

Процесс измерений состоит из двух этапов. На первом этапе осуществляется калибровка измерительного тракта, при которой компенсируется частотная зависимость модуля его козф- 5р фициента передачи. При этом выключатель 8 разомкнут и антенна 9 отсоединена от измерительной цепи . Коммутаторы 6 и 13 работают в симметричном режиме так, что выполняется ðàвеиство . = L2 = 0,57Ò . Регулиров» кой коэффициентов передачи фильтров 4 и 5 добиваются баланса коли к,;,(и} =(к,„(,) . (((Процесс калибровки повторяется при кажцой смене испытательной частоты.

На втором этапе осуществляется измерение относительной неравномерности АЧХ антенны. На этом этапе переключатель 8 замкнут и антенна 9 подключена к измерительной цепи.

При этом коэффициенты передачи измерительной цепи на опорной и испытательной частотах становятся различными и баланс количества электричества на накопительном элементе интегратора 14 нарушается, т.е. нару-. шается равенство (1).Для его восстановления коммутаторы 6 и 13 необходимо перевести,в несимметричный режим работы. Установим связь между относительной неравномерностью

АЧХ антенны и режимом работы коммутатора, т.е. интервалами коммутации Ф1 и Ф2.

Известно, что комплексный коэффициент передачи измерительной цепи с симметричным входом определяется соотношением (1): 1о -1а z (2 (z 2,)jiz (z z 1 при 41((1 1о!+ IZ„О )Z ((4Iiò(.

2 2 или К, (ы1» 9 10(6-1о й„г, В сбалансированной схеме выполняется равенство

I""(. +0"(вll;=l(„,((Ц И(Поскольку коэффициент К > << (v } передачи тракта (выходы 3-14)содержит коэффициент. передачи (3) как один из сомножителей, а на этапе калибров1164629 6 валов коммутации „ и 2, соответствующих уравновешенному состоянию устройства. Так как внутреннее сопротивление согласующего каскада 7 является активным, т.е. 2 q К, то элементы высокоомного делителя целесообразно выбрать в виде импе. дансов емкостного характера, напри1 . 1 мер / / и /7 /

10 1о w ceo ш с, or

Тогда коэффициент передачи измерительной цепи (3) может быть представлен в виде:

Относительная неравномерность

АЧХ электрических цепей определяется

15 известным соотношением

29 (ы} с„о

}" 8-(о (1} =

R1с11о

При этом соотношение (8) может быть записано следующим образом.

Учитывая соотношение (6), выражение (8) может быть представлено в

30 виде:

5 ки достигнуто равенство (1), то в процессе измерений выполняется следующее соотношение и, следовательно, справедливо равенство

)K, „,(и, (;,=(к, „,()Je,. (ь| (- (",.) к(}

Т(ы} = — -1. (7 } (< ) K(W8) Применительно к рассматриваемому случаю с учетом результатов калибровки К, „,

y(w}= . - 1 = . -1 (,8)

I ç-i< (".) f ) 1 8-.1î М

3 (), - 1 - (9)

Таким образом, относительная неравномерность АЧХ измерительной цепи может быть найдена из выражения (9) путем измерения и сравнения интерI Z9 ("1) }

g (}= . -1. («)

}2 (ur )}

Сравнивая (9) и (11), получают равенство 29 (ц)) } (12)

12,(-,И -2

Таким образом, частотная погрешность модуля входного сопротивления исследуемой антенны равна относительному изменению ее амплитудно-частотной характеристики и может быть определена из сравнения интервалов коммутации Т1 и "2 по выражению (12).