Измеритель s-параметров линейных четырехполюсников

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - ловьппение точности измерений четырехполюсников . Измеритель содержит г-р 1 СЕЧ-сигнала, тройники 2 и 4, измерительные головки 3, 14, 15, 16 и 17, синфазные делители 5, 21 и 22 мощности , направленные ответвители (НО) 6, 7, 8, 19 и 20, аттенюаторы 9, 10, 11, 12 и 18, управляюще-вычислительный блок 13, согласованные нагрузки 23, 24 и 25 к исследуемый линейный четырехполюсник 26. Цель достигается введением аттенюатора 18, НО 19 и 20 и делителей 21 к 22, с помощью которых каждый из результатов измерений S-na- раметров линейного четырехполюсника 26 содержит информацию только об одном из измеряемых параметров. 1 ил. at (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

А3 (51)4 G 01 R 27 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

PLikwL Я а.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873020/24-09 (22) 18.03.85 (46) 07.07.87. Бюл. 11 25 (72) И.И.Чупров (53) 621.317.341.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 808974, кл. G 01 R 27/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 951181, кл. G О1 R 27/04, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ S-ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХЦОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— ловьппение точности измерений четырехполюсников, Измеритель содержит r-p

1 СВЧ-сигнала, тройники 2 и 4, измерительные головки 3, 14, 15, 16 и 17, синфазные делители 5, 21 и 22 мощности, направленные ответвители (НО) 6, 7, 8, 19 и 20, аттенюаторы 9, 10, 11, 12 и 18, управляюще-вычислительный блок 13, согласованные нагрузки 23, 24 и 25 и исследуемый линейный четырехполюсник 26. Цель достигается введением аттенюатора 18, НО 19 и 20 и делителей 21 и 22, с помощью которых каждый из результатов измерений S-параметров линейного четырехполюсника

26 содержит информацию только об одном из измеряемых параметров. 1 ил.

1 13221

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях комплексных коэффициентов передачи (S-параметров) линейных четырехполюсников в миллиметровом диапазоне волн.

Цель изобретения — повышение точности измерений четырехполюсников.

На чертеже приведена электрическая структурная схема измерителя Sпараметров линейных четырехполюсников.

Измеритель S-параметров линейных четырехполюсииков содержит генератор

1 СВЧ-сигнала, первый тройник 2, первую измерительную головку 3 и второй тройник 4, первый синфазный делитель

5 мощности, первый 6, второй 7 и третий 8 направленные ответвители (НО), первый 9, второй 10, третий 11, чет— вертый !2 аттенюаторы, управляюще-вы- 20 числительный блок (УВБ) 13, вторую 14, третью 15, четвертую 16 и пятую 17 измерительные головки, а также пятый аттенюатор 18, четвертый 19 и пятый

20 НО, второй 21 и третий 2? синфазные делители мощности, а также согласованные нагрузки 23-25, исследуемый линейный четырехполюсник 26.

Измеритель S-параметров линейных четырехполюсников работает следую30 щим образом.

Аттенюатор 9 в процессе измерений постоянно открыт и на вход первого синфазного делителя 5 мощности поступает сигнал U пропорциональный волне, падающей от генератора 1 СВЧсигнала на исследуемый четырехполюсник 26. Четвертый 19 и пятый 20 НО ориентированы на ответвление во вторичные тракты волн, отраженных от че40 тырехполюсника 26. Поэтому при открытых аттенюаторах 10 и 12 и закрытах аттенюаторах 11 и 18 с выхода синфазного делителя 22 мощности на вход НО 8 поступает сигнал 11, пропор- 5 циональный параметру Б„„ исследуемого четырехполюсиика 26.

Выражение, определяющее показания

Р измерительных головок 14-17, нормированные к показаниям Р измери3 тельной головки 3, в случае измерения параметра Б« принимает следующий вид: (r) — = /к„. + р„s„„ / . (1) 55

Р3

При открытых аттенюаторах 10 и 18 и закрытых аттенюаторах 11 и 12 сигнал Б4 пропорционален: параметру Б 1, ; (5) Г1 4,1

m„e п(и n скалярные константы определяющие параметры синфазно-квадратурного преобразователя сигналов П„ и U>, состоящего иэ НО 6-8, головок

14-17 и делителя 5; х, у — реальная и мнимая части произведения измеряемого параметра S „, ил" Suна соответствующий ему коэффициент передачи А „ мы измерителя от выхода генератора l СВЧсигнала до входа сигнала П1.

99 г а выражение для Р соответственно принимает вид (г f

= /к . + . s / г. (2)

При открытых аттенюаторах ll и 18 и закрытьг< аттенюаторах 10 и 12 сигнал У пропорционален параметру S гг а выражение для P имеет вид (41, -- = /к, +, Б„/ . (3)

При открытых аттенюаторах 11 и 12 и закрытых аттенюаторах 10 и 18 сигнал 11 пропорционален параметру S

n. соответственно выражение для Р, при1 нимает вид (41

= /к+ .s /1. (4) 3

Каждое из выражений (1) — (4) представляет собой систему четырех уравнений (i соответствует показаниям измерительных головок 14-17), в которую помимо измеряемого S-параметра входят параметры четырехполюсника (по во" семь неизвестных комплексных коэффициентов — К„-, р;, 1;, у., с „.) ° Например, в выражении (1), кроме величины S«, входят четыре величины р(и четыре величины К„. Осуществляя попарное (Р(4 P„> ) H (Р1ь Р«) дое из выражений (1) — (4) можно представить в следующем виде: р „р(11 = — — -1 =Е +тп х+п + (х +уг) ((1) (11

Рse -Р qi г

+m x+n у+ Е (х +уг) р 1 г 4 з х = R((А(,, Бр„); у = .Im(A „ S „), (6) 1322

Rü= Е1+m, +Еэ

++m ++Kg (10) (16) 3

Коэффициенты передачи по своей сути являются величинами относительными. Поэтому коэффициенты передачи

А „ в реальных измерениях параметров

aosMo}KHo пронормировать 5

} 1 ° }2 относительйо коэффициента передачи, который имеет место в реальных измерениях параметра S2,, т.е. относительно величины А,, значение которого принимается за единицу:

A2„,= =1 ° (7)

В этом случае константы E, -. E,m ш, и, и и могут быть определены в результате следующих калибровочных измерений. 15

В начале выход НО 19 подключается непосредственно к выходу НО 20, аттенюатор 9 открыт, а аттенюаторы 10-12 и 18 закрыты. В этом случае в память

УВБ 13 записываются результаты измерений„ соответствующие условию К=О и равные

R= f, иЯ,=Я. (8)

Далее аттенюаторы 10 и 18 открываются, а аттенюаторы 9, 11 и 12 за- 25 крываются. В этом случае в память

УВБ 13 записываются результаты измерений, соответствующие условию U1 =0 и равные

R2 =4 и ц =E< (9) ЗО

Затем аттенюаторы 9, 10 и 18 открываются, а аттенюаторы 11 и 12 закрываются. При этом в память УВБ 13 заносятся данные, соответствующие режиму измерения величины S, =1 и равные

После этого в разрыв между выхо- 40 дами первичных трактов НО 19 и 20 включается отрезок образцового волновода без потерь, фаза коэффициента передачи 1 которого на средней рабо- о о чей частоте .волновода равна 90 и ат- 45 тенюаторы 9-12 и 18 приводятся в положение, аналогичное случаю определения величин R и Q (выражение 10).

При этом в память УВБ 13 заносятся следующие результаты измерений: 50

,+ шх,+п,у +

Q< = Е +ш,х, +п2у, + Е } ) (11) где х, =cos y, у =sin у,.

Из системй уравнений (8)-(11) с помощью УВБ 13 вычисляется и заносится в память УВБ 13 значение констант с f 4, ш1 . ш п1 и п2 °

На этом заканчивается калибровка измерителя в.режиме измерения пара- }

199 4 метра S „ . Для калчбровки измерителя в режиме измерения параметра S тре12 буется дополнительно определить коэффициент А . Для этого при непос12 редственно соединенных выходах НО 19 и 20, открытых аттенюаторах 9, ll u

12 и закрытых аттенюаторах 10 и 18 в память УВБ 13 записывается результат измерения, равный

R)= Е1 + m х + n„y< + E>(xz у )

2 2

$ 2+ m2x< + 2y< + E (x2

Решение системы уравнений (12) позволяет определить и запомнить с помощью УВБ 13 величину

А, =х s+3yg

Для кали 6 ро в ки из мерит еля в р ежиме измерения параметра открывают аттенюаторы 9, 10 и 12, закрывают аттен}оаторы 11 и 18 и к выходу НО 19 подключают образцовый короткозамыкатель (S,„ =-1).

В память УВБ 13 записываются следующие результаты измерений:

6 1 1 6 1уа » 6 (13)

Q Е + х + ;З6 Е4(х6 +y6

Решение сйстемы уравнений (13) относительно величин х6 и у позволяет найти

А1„= — (х6 + ЗУ6). (14)

Для калибровки измерителя в режиме измерения параметра открывают аттеню аторы ll и 18, закрывают аттенюаторы

10 и 12 и к выходу НО 20 подключают образцовый короткозамыкатель (S

= — 1) . В память УВБ 13 записываются следующие результаты измерений:

К = E, +шх +пу + f>(x2 +у)

E2 + 2 1 +n„.y„+ 8+{x 7 +У ),{15)

Аналогичным образом решение системы уравнений (15) позволяет найти (х2 + }У-})

В результате перечисленных калибровочных измерений в памяти УВБ 13 записываются значения всех констант

E„-Е, ш,ш2, п„и п2, а также величин А „2, А„„и А2,, соответствующих условию А 2„= 1 .

После этого в разрыв между выходами первичных трактов НО 19 и 20

;включается измеряемый четырехполюсник и при положениях аттенюаторов, соответствующих режиму измерения любого из параметров S „,,в память УВБ 13 заносят результат измерений

R p ê - 4+ш } х р„+и } У р}с + (х р „+У рк )

Z 2

Qр}, Et™,х р +п2ур}, +Ea(x

13221

Составитель В.Рабинович

Редактор М.Бланар Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 2859/41 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.ужгород,ул.Проектная,4

Решенйе системы уравнений (!б) позволяет определить измеряемый параметр по формуле

S = — — 1 "; pk l 2. (17)

Рк А к 5

Поставленная цель достигается эа счет того, что каждый иэ результатов . измерений (1)-(4) содержит информацию только об одном иэ измеряемых параметров. Это упрощает процесс измерения параметров 8 „ и Я, но отношению к процессу определения параметров S „ и Я„ в известном измерителе и повышает точность измерений.

Формула из обретения

Измеритель S-параметров линейных четырехполюсников, содержащий .четыре аттенюатора и генератор СВЧ-сигнала, к выходу которого через первый тройник подключена первая измерительная головка и второй тройник, к первому выходу которого через первый аттенюатор подключен вход первого сннфаэного делителя мощности, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго направленных ответвителей, выходы которых подключены к второй, третьей, четвертой и пятой измерительным головкам, а вторые входы " к выходам третьего направленного ответвителя, причем выходы измери тельных головок, управляющие входы первого аттенюатора и генератора СВЧсигнала подключены к соответствующим входам управляюще-вычислительного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений,, введен второй синфазный делитель мощности, вход которого соединен с вторым выходом второго тройника, а выходы - через второй и третий аттенюаторы — с входами первичных трактов введенных четвертого и пятого направленных ответвителей, выходы вторичных трактов которых нагру" жены на согласованные нагрузки, а входы через четвертый и введенный пятый аттенюаторы соединены с введенным третьим синфазным делителем мощности, подключенным к первому входу третьего направленного ответвителя, второй вход которого нагружен на согласованную нагрузку, причем управляющий вход пятого аттенюатора подключен к соответствующему входу управляющевычислительного блока, а выходы первичных трактов четвертого и пятого направленных ответвителей являются входами для подсоединения исследуемого линейного четырехполюсника.