Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения свч-двухполюсников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ И ФАЗЫ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ СВЧ-ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащее последовательно соединенные СБЧ-генератор и отрезок линии передачи с четырехзондовым датчиком, выходы зондов которого подсоединены к соответствующим входам СВЧ-коммутатора, к выходу которого последовательно подключены квадратичный детектор, полосовой фильтр, фазометр и первый индикатор, а также линейный амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом СВЧ-коммутатора и с вторым входом фазометра, и второй индикатор , при этом выход отрезка линии передачи с четырехзондовым датчиком является выходом для подключения исследуемого СВЧ-двухполюсника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности , между выходом квадратичного детектора и входом второго индикатора последовательно включены фильтр нижних с € частот и блок деления, другой вход которого соединен с выходом линейного ампли (Л тудного детектора. QO СХ) 4 ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3721232/24-09 (22), 03.04.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) И. Л. Афонин, И. К. Бондаренко, Ю. Б. Гимпилевич и Ю. И. Царик (53) 621.317.341 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 765755, кл. G 01 R 27/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 1092432, кл. G 01 R 27/06, 1983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ И ФАЗЫ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

СВЧ-ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор и отрезок линии передачи с четырехзондовым датчиком, выходы зондов которого подсоединены к соответствующим вхоÄÄSUÄÄ 1191843 А

gg 4 G 01 R 27/06 дам СВЧ-коммутатора, к выходу которого последовательно подключены квадратичный детектор, полосовой фильтр, фазометр и первый индикатор, а также линейный амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом СВЧ-коммутатора и с вторым входом фазометра, и второй индикатор, при этом выход отрезка линии передачи с четырехзондовым датчиком является выходом для подключения исследуемого СВЧ-двухполюсника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, между выходом квадратичного детектора и входом второго индикатора последовательно включены фильтр нижних частот и блок деления, другой вход которо- э го соединен с выходом линейного амплитудного детектора.

1191843 где К2 — коэффициент передачи СВЧ-коммутатора 8 в состоянии «включено».

Кз — коэффициент преобразования квадратичного детектора 10.

Полосовой, фильтр 11, настроенный на частоту Q, выделяет первый гармонику выходного сигнала U() квадратичного детектора 10

U = К) KyKaK4U((I à Icos (Qt — q)+кк/4), где К4 — коэффициент передачи полосового фильтра 11 на частоте Q, Одновременно напряжение с выхода квадратичного детектора 10 подается на вход фильтра 12 нижних частот, который выделяет постоянную составляющую сигнала.

Г= Г(е г, где !Г! — модуль коэффициента отражения; — фаза коэффициента отражения.

Отраженная волна Боринтерферирует с падающей. Анализ распределения поля осуществляется с помощью зондов 4 — 7 четырехзондового датчика, размещенных в различных сечениях таким образом, чтобы фазовые набеги между ними были равны аа/4. Сигналы на выходах зондов 4 — 7 определяются известными соотношениями

U4= КЛ.

cos (а1+У ();

cos (ап1+ V2);

U5= K)Uи () к+ К Ы .к((-(- ) Г I — 2 TII s i n rp co s (rs t + Vs );

os (mt+Vs), Uy= K)U„

sI(t+IPIl +sIPIsis (- -()1г(-(2) Г(+ i+ II I — 2(Г(кпг т 1 (- Г)Р— — 2(г(к кт, ) — К) К Ка(),11+ !Г! ) .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах встроенного контроля.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсников.

Устройство содержит последовательно соединенные СВЧ-генератор 1, отрезок 2 линии передачи с четырехзондовым датчиком, исследуемый СВЧ-двухполюсник 3, зонды

4 — 7 четырехзондового датчика, соединенные с соответствующими входами СВЧ-коммутатора 8, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 9 управления. Выход СВЧ(-коммутатора 8 через квадрат ич н ый детектор 10 подкл ючен к входам полосового фильтра 11 и фильтра

12 нижних частот, а выход полосового фильтра 11 — к входам линейного амплитудного детектора 13 и фазометра 14, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 9 управления, выход фильтра

12 нижних частот соединен с входом блока

15 деления, второй вход которого соединен с выходом линейного амплитудного детектора 13, а выход — с вторым индикатором 16, первый индикатор 17.

Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения

СВЧ-двухполюсников работает следующим образом, Сигнал Ц,п от СВЧ-генератора 1 поступает отрезок 1 линии передачи с четырехзондовым датчиком к исследуемому СВЧ двухполюснику 3 с некоторым комплексным коэффициентом отражения где (о — частота СВЧ-сигнала;

t — текущее время;

K) — коэффициент передачи зонда четырехзондового датчика в предположении, что все зонды идентичны;

U„— амплитуда падающей волны;

Ч) — V4 начальные фазы сигналов U4 — Up — i

Высокочастотные напряжения LJ4 — LJ7 с зондов 4 — 7 поступают на вход СВЧ-коммутатора 8, который периодически коммутирует с частотой Я= ?f/Т каждый из выходных сигналов зондов 4 — 7 в общий канал. При этом на выходе СВЧ-коммутатора

8 получается сигнал в виде периодической последовательности радиоимпульсов. Этот сигнал детектируется квадратичным детектором 10. Выходной сигнал квадратичного детектора 10 является периодической функцией, которая на интервале, равном периоду коммутации, имеет вид

KiKaKaUn()+!Г! +2!ГIstnq>) при 0

К(КгКз))„(1+!ГIã+2IÃIcos(tt), при Т < t < т )а =

К(К КаИ. (1+!Г!а — 2!Г!яп(р), при - - < t < +T

KIK2KaUn()+II — 2!Лсоа(р), при ф < t < Т к а., М 1) (1),11 или

Q т р = — (К)К2КЗК4Urt(1+!Г! +2l lst>(J)) ) к

Т ф

*dt++> ) )К КкКкU,(!+(Г(+2IPI cnsrp) )к

Х/, М,И кrtt+z $ )K кккз(), ((+(Г(— 2IEIsinrp) ) ф

"dt+ т- 1 (К)К Кз1 (1+)Г! — 2II cost()))» з / ,„ .к к к

1191843

1-11з = Кв р

Составитель В. Чнняков

Тьхред И. Верес Корректор Л. Патай

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор м. 1 елемеш

Заказ 7153 43

Напряжение на выходе фильтра 12 нижних частот имеет вид

U10= К1К2КЗКз11л (1+ (П ) где Кз — коэффициент передачи фильтра

12 нижних частот на постоянном токе.

Напряжение на выходе линейного амплитудного детектора 13 имеет вид

1-111+ K!K2K3K4KAnl

Ьо

Я °

Таким образом, в последнем выражении отсутствуют коэффициенты Кь К2, Кз и значение амплитуды падающей волны (U„), т.е. полностью исключена зависимость результата измерения от коэффициентов передачи четырехзондового датчика СВЧ-коммутатора 8, а главное коэффициента преобразования квадратичного детектора 10. Кроме того, исключена зависимость результата

5 измерения от изменения уровня СВЧ-мощность СВЧ-генератора. Последнее важно тем, что позволяет не применять в устройствах для измерения коэффициентов отражения систем автоматической регулировки мощно10 сти.

Напряжение с выхода полосового фильтра 11 поступает на вход фазометра 14, на выходе которого напряжение имеет вид где Ка — коэффициент передачи фазометра 14.

Напряжение Ui -и Бд подаются соответственно на второй индикатор 16 и первый индикатор 17, которые калибруются непосредственно в значениях ГI и р.

Из-за нелинейной зависимости между напряжением U> и измеряемой величиной ГI следует пользоваться вторым индикатором 16 с нелинейной шкалой.