Измеритель комплексных параметров свч четырехполюсников

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий СВЧ-генератор, трехдецибельный делитель мощности, к одному выходу которого последовательно подключены первый электрически управляемый аттенюатор и вход первичного канала первого направленного ответвителя, |выход которого является входом для подключения исследуемого СВЧ-четы|рехполюсника , к другому выходу трехдецибельного делителя мощности последовательно подключены второй электрический управляемый аттенюатор и вход первичного канала второго направленного ответвителя, выход которого является выходом для подключения ис- . следуемого СВЧ-четырехполюсника, блок управления, выходы которого соответственно соединены с управляю-, щими входами первого и второго электрически управляемых аттенюаторов, а также измеритель мощности, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, между выходом СВЧ-генератора и входом измерителя мощности последовательно включены шестидецибельный направленный ответвитель, второй высл ход которого соединен с входом трехдецибельного делителя мощности, четьфехпозиционный СВЧ-фазовращатель и сумматор мощности, второй вход которого через введенный электрически управляемый переключатель подключен к выходам вторичных каналов первого а и второго направленных ответвителей, ел оо при этом управляющие входы четырехпозиционного СВЧ-фазовращателя и электрически управляемого переключач теля соединены с выходами блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g))y С 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AB TOPCNOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3697211/24-09 (22) 02. 11. 83 (46) 15.07.85. Бюл. М 26 (72) А.М. Кострикин, А.С. Елизаров и И.И. Шпак (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.341(088.8) . (56) Справочник по радиоизмерительнык приборам. Под ред; В.С. Насонова.

М., "Советское радио", 1977, т. с-. 168-169.

Кабанов Д.А. и др. Автоматический анализатор СВЧ цепей с двенадцатиполюсными рефлектометрами. — "Радиоэлектроника", т. 17. Вильнюс, 1981, с. 165-168 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий СВЧ-генератор, трехдецибельный делитель мощности, к одному выходу которого последовательно подключены первый электрически управляемый аттенюатор и вход первичного канала первого направленного ответвителя, выход которого является входом для подключения исследуемого СВЧ-четы-! рехполюсника, к другому выходу трех- децибельного делителя мощности после,,SUÄÄ 167537 довательно подключены второй электрический управляемый аттенюатор и вход первичного канала второго направленного ответвителя, выход которого является выходом для подключения исследуемого СВЧ-четырехполюсника, блок управления, выходы которого соответственно соединены с управляющими входами первого и второго электрически управляемых аттенюаторов, а также измеритель мощности, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, между выходом СВЧ-генератора и входом измерителя мощности последовательно включены шестидецибельный направленный ответвитель, второй выход которого соединен с входом трехдецибельного делителя мощности, четырехпозиционный СВЧ-фазовращатель и сумматор мощности, второй вход которого через введенный электрически управляемый переключатель подключен

lewL к выходам вторичных каналов первого и второго направленных ответвителей, © при этом управляющие входы четырехпозиционного СВЧ-фазовращателя и СЛ электрически управляемого переключа- СЮ теля соединены.с выходами блока уп- равления.! 1167

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя комп5 лексных параметров СВЧ-четырехполюсников. Измеритель содержит СВЧ-генера- тор 1, шестидецибельный направленt0 ный ответвитель 2, трехдецибельный делитель 3 мощности, первый и второй электрически управляемые аттенюаторы 4 и 5, четырехпоэиционный

СВЧ-фазовращатель 6, первый и второй направленные ответвители 7 и 8, 15 исследуемый СВЧ-четырехполюсник 9, электрически управляемый переключатель 10, сумматор 11 мощности, измеритель 12 мощности и блок управления 13, функции которого выполняет микроЭВМ 14 с интерфейсом 15.

Измеритель комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников работает следующим образом.

Режиму измерения предшествует режим калибровки. Калибровка состоит из четырех операций. Во время первой калибровочной операции исследуемый СВЧ-четырехполюсник 9 исключается из измерительного тракта и к выходу первого направленного ответвителя 7 подключается подвижный короткозамыкатель для создания режима холостого хода (модуль и аргумент коэффициента отражения коротко- 35 замыкателя при этом будут ) Г =i;

arg (Г )=22/). Это необходимо для создания определенной точки отсчета на фазовой плоскости..

МикроЭВМ 14 через интерфейс 15 40 осуществляет с помощью сигналов, подаваемых на управляющие входы первого и второго электрически управляемых аттенюаторов 4 и 5 и электрически, управляемого переключателя 10, перевод первого и второго электрически управляемого аттенюатора 4 в открытое состояние, второго электрически управляемого аттенюатора 5 в закрытое состояние и подключение выхода вторичного канала первого направленного ответвителя 7 к первому входу сумматора 11.

Кроме того, микроЭВМ 14 через интерфейс 15 поочередно переводит четырехпозиционный СВЧ-фазовращатель 6 в состояния, соответствующие фазово-1 му сдвигу а Ч2, вносимому четырех537 2 позиционным СВЧ-фаэовращателем 6, равному a<=0, 90, 180, 270 . выходе входного квадратичного детектора измерителя 12 мощности при указанных фазовых сдвигах будут определяться следующими выражениями: пр q=o u,,== 4 Г ih„(=К(А, I (1«2(B,/À I««1«1««(B /А ()(« I

A1 =Bo u, *К(А / 8 («(« (1К(А («„

«(1 2(« /А (к«««1 +IB /А I )I«. («

А2=110 и,,=К(А„Г;В„((,(=К(А„(° (1-2(B„/A (с«««1 +(Й /А ()(««

A 1=21« 12 =к(A Г «1А I (« (=к(А,(«

«1 2(l! /AÄI««« 1 «(6 /А (1) (« (где К коэффициент преобразования детектора измерителя мощности 12; комплексный коэффициент передачи тракта, образованного первичным каналом шести- децибельного направленного ответвителя 2, первым плечом трехдецибельного делителя 3 мощности, первым электричес- . ки управляемым аттенюатором

4, первым направленным ответвителем 7, короткозамыкателем, электрически управляемым переключателем 10, первым плечом сумматора 11; комплексный коэффициент пере,цачи тракта, образованного вторичным каналом шестидецибельного направленного ответвителя 2, четырехпозиционным

СВЧ-фазовращателем 6, вторым плечом сумматора 11; комплексная амплитуда поля на выходе СВЧ-генератора 1 при первой калиЪровочной операции; разность аргументов комплексных величин Г =1 и В /А„.

В (ак

Значения Ц1к 02к, Узк и к запоминаются в микроЭВМ 14, а затем в результате математической обработки находятся неизвестные значения /В„ /А„/ и 1, „

f Â,/À,! =2(й, фЩ-1) !)- ; (i)

Ц к О „

Y„= av ckq 11 Ц, где Н 9%

Таким образом, в результате первой калибровочной операции определяют постоянные / B /А„ / и,,, используемые в дальнейшем при измерении значений 8 „ исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9.

Во время второй калибровочной операции определяются постоянные / В1/А / я 20

» и т", необходимые при определении значений Я, исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9. Лля этого при исключенном из измерительного тракта

25 исследуемом СВЧ-четырехполюснике 9 подвижный короткозамыкатель, создающий режим холостого хода, подключается к выходу второго направленного ответвителя 8. С помощью микроЭВМ 14 открывается второй электрически управляемый аттенюатор 5, закрывается первый электрически управляемый аттенюатор 4 и к первому входу сумматора 11 через электрически управляемый переключатель 10 подключается вторичный канал второго направленного ответвителя 8. Алгоритм определения величин /В1/А / и / остается прежним, при дую=О; 90; 180;

270 фиксируются напряжения U U

»

1К 2K

U><, У "„ и по выражениям, аналогичным (2), находятся В„/А /, Чк .

Величина А в данном случае представляет собой комплексный коэффициент передачи тракта, образованного первичным каналом шестидецибельно-, го направленного ответвителя 2, вторым плечом трехдецибельного делите- . ля 3 мощности, пер ым электрически управляемым аттенюатором 5, вторым 50 направленным ответвителем 8, короткозамыкателем, переключателем 10, первым плечом сумматора 11. Величина Ь„ остается прежней, а Ч» является разностью аргументов комплекс- 55 ных величин Го =1 и В /А

Третья калибровочная операция необходима для определения постоянкоторые заносятся в оперативную память микроЭВМ 14

1167537 4 ,ных /B„/A9 / H Ч к», используемых при нахождении значений S 1 исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9. Для этого выход и вход первого и второго направленных ответвителей 7 и 8 соединяются. С помощью микроЭВМ 14 к первому входу сумматора 11 через переключатель 10 подсоединяется вторичный канал второго направленно10 го ответвителя 8, открывается. первый электрически управляемый аттенюатор 4 и закрывается второй электрически управляемый аттенюатор 5. Соединение выхода и входа первого и второго направленных ответвителей

7 и 8 соответствует включению

СВЧ-четырехполюсника с коэффициентами передачи в прямом и обратном направлениях с =1. Сигналы У, U", ш о 1к

U> „ U+<„ полученные на выходе измерителя 12 мощности при различных значениях фазовых сдвигов четырехпозиционного СВЧ-фазовращателя 6, выражаются соотношениями, аналогичными (1), но Г, заменяется на с( о

Величины /В /А, / и Ч" находятся из выражений, аналогичных (2).

Величина А>- в данном случае представляет собой комплексный коэффициент передачи тракта, образованного первичным каналом шестидецибельйога направленного ответвителя 2, первым плечом трехдецибельного делителя 3 мощности, первым электрически управляемым аттенюатором 4, первичным каналом первого направленного ответвителя 7, вторичным каналом второго направленного ответвителя

8, электрически управляемым переключателем 10 и первым плечом сумматора 11, Величина В остается прежней, а Ч является разностью аргументов комплексных величин

ato=1 и В.,/A>.

В результате четвертой калибровочной операции находятся постоянные (В„/А„ / и Ч",,, используемые при нахождении значений S исследуемого СВЧ-четырехполюсника 10.

Выход и вход первого и второго направленных ответвителей 7 и 8 остаются соединенными. С помощью микро3ВМ 14 к первому входу сумматора 11 через электрически управляемый пере-. ключатель 10 подсоединяется вторичный канал первого направленного ответвителя ?, открывается второй электрически управляемый аттенюатор 5 и

1167537 закрывается первый электрически управляемый аттенюатор 4. Для различ22!(ых фазовых сдвигов фиксируются ||1

Б U U и по выражениям, ана2 логичным (2), находятся /В1/л2|/ и

Величина А в данном случае представляет собой комплексный коэф- фициент передачи тракта, образованного первичным каналом шестидецибельюс ного направленного ответвителя ?, 1O (21( вторым плечом трехдецибельного делителя .3 мощности, вторым электрически управляемым аттенюатором 5, первичным каналом второго направленного ответвителя 8, вторичным каналом пер- 15 вого направленного ответвителя 7, где электрически управляемым переключателем 10 и первым плечом сумматора 11. Величина В1 остается прежней, а pill/ является разностью аргументов 20

К комплексных величин 2 =1 и B /А .

В режиме измерения исследуемый

СВЧ-четырехполюсник 9 включается в измерительный тракт. При измерении с помощью микроЭВМ 14 производит-25 ся те же переключения, что и при первой калибровочной операции. При

i ( этом напряжения 01, 02и, |й „, на выходе входного квадратичного детектора измерителя 12 мощности при 3б различных значениях фазового сдвига будут определяться следующими выражениями: е(/и, „-и Ä),(ue,-U, „l j

sp«ep=s U к/в в+в/с(, /*=к(в /2„

s(/s (с2(в»ls2/s„, I/s,!4,(eosep+Is,/A„l /I» Is, н-вв и, =к(2 в -2в (2(ь / = к/я / ° ,(IsssI 2/в (/в„/А (сссвд s/в„/A„l J/" ( сЕ=ЕВВ U =К/Д В с((s„„l -2/s,„lts,/A„(ссср (sÄ(A l*//» I

se2*22a U =ê/A S„sjB,l l»„ l =к/AÄlсс ((в„(- 2/В //В /A (sleep /S ес /2//» / где а — комплексная амплитуда поля

|е на выходе СВЧ-генератора 1 ри измерении параметра Я

21 — разность аргументов Компя

5 лексных величин 11 и В„/L

Модуль и аргумент S находятся микроЭВМ 14 из формул ц | (/2 и =Sl ЕeP Ч »ссеg - с — Ес

11 ц -U

1U 3U р измерении S22 S2,s1„2 с помощью микроЭВМ 14 производятся такие же переключения, что и при второй, третьей, .четвертой калибровочных операциях соответственно. Модули и аргументы этих параметров находятся микроЭВМ 14 из формул, аналогичных (4) .

Как следует из описания принципа работы измерителя, преобразование

СВЧ-сигналов, несущ|(|х информацию об измерениях S-параметров, осуществляется с помощью только одного квадратичного детектора (в прототипе для этих целей используются 8 квадратичных детекторов), что позволяет устранить погрешности из-за неидентичности характеристик детекторов и тем самым достичь повышения точности измерений в сравнении с прототи-, пом.

Кроме того, из измеряемого трах" та исключены сложные двенадцатиполюсные рефлектометры, что позволило существенно упростить калибровку измерителя за счет снижения количества калибровочных операций с 8 до 4 и тем самым достичь уменьшения сложности и времени процесса измерения.

1167537

Составитель P. Кузнецова

Редактор А. Огар ТехредЖ.Кастелевич Корректор H. Эрдейи

Заказ 4432/44 Тираж 748 Подписное

ВЙИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4