Способ определения проходящей мощности

 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и обеспечивает повьпдение точности при измерении проffm генероторо ходящей мощности большого уровня. Устр-во, реализующее способ, содержит направленные ответвители 1,2 падающей волны, направленные ответвители 3, 4 отраженной волны, СВЧ- коммутатор 5, ваттметр 6, эталонный ваттметр 7, короткозамыкатель 8, плавный аттенюатор 9, дополнительные СВЧ-коммутаторы 10, 11, дискретный аттенюатор 12, блок управления 13, блок сопряжения 14, вычислитель 15, цифровой индикатор 16, Способ заключается в том, что на линию передачи (ЛП) подают СВЧ-мощность и измеряют мощность РО в нагрузке ЛП, Мощности Р,, Pg во вспомогательной линии (ВЛ), пропорциональные падающей и отраженной волнам при значении модуля коэф. отражения (МКО) а (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (59 4 G 01 R 21 00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4012 7 13/24-09 (22) 22.10.85 (46) 15. 10.87. Вюл. № 38 (72) С.Ю.Лапунов и А.Г.Скородумов (53) 62 1.3 17 .37(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 1087906, кл. С 01 R 21/00, 1983.

Bramall К.Е. Accurate microwave

power measurement using à cascaded

coupler mettod . "Journal of research

of National Burean of Standards (USA)

vol 75 с No3,4 July-Dec. 1971, рр. 185-192. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОХОДЯЩЕЙ

МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений и обеспечивает повышение точности при измерении проходящей мощности большого уровня.

Устр-во, реализующее способ, содержит направленные ответвители 1, 2 падающей волны, направленные ответвители 3, 4 отраженной волны, СВЧкоммутатор 5, ваттметр 6, эталонный ваттметр 7, короткозамыкатель 8, плавный аттенюатор 9, дополнительные

СВЧ-коммутаторы 10, 11, дискретный аттенюатор 12, блок управления 13, блок сопряжения 14, вычислитель 15, цифровой индикатор 16 ° Способ заключается в том, что на линию передачи (ЛП) подают СВЧ-мощность и измеряют мощность Р0 в нагрузке ЛП, мощности P< P во вспомогательной линии (ВЛ), пропорциональные падающей и отраженной волнам при значении модуля коэф. отражения (МКО) нагрузки ЛП равном единице„ Затем увеличивают подаваемую мощность и при двух значениях коэф. связи ЛП с БЛ измеряют мощности Р,, Р во

ВЛ, пропорциональные падающей мощности при значении МКО меньше едиHHUbl > H MOllIHOC TH Р, Р 11p OZIOpUH

2 нальные отраженной мощности при значении М<0 нагрузки ЛП-равном

134 5125 единице. Кроме того, при первоначальном значении входной мощности

/ измеряют мощности Р,„., Р„, пропорциональные падающей мощности при значении ГП<0 меньше единицы для двух значений коэф. связи ЛП и ВЛ, отличающихся в К раз ° Проходящую мощность определя1ат по формуле, 1 ил.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения больших значений проходящей СВЧ-мощности в антен- () но-фидерных трактах мощных СВЧ-передатчиков.

Цель изобретения — повышение точности при измерении проходящей мощности большого уровня. 10

На чертеже приведена структурная электрическая. схема устройства, реализующего способ определения проходящей мощности в линии передачи.

Устройство содержит направленные 16 ответвители 1 и 2 падающей волны, направленные ответвители 3 и 4 отраженной волны, СВЧ-коммутатор 5, ваттметр 6, эталонный ваттметр 7, короткозамыкатель 8, плавный аттенюатор 20

9, первый дополнительный СВЧ-коммутатор 10, второй дополнительный СБЧкоммутатор 11, дискретныи аттенюатор

12, блок 13 управления, блок 14 сопряжения, вычислитель 15> цифровой ин- 2б дикатор 16.

Устройство работает следующим образом.

Для определения коэффициентов С, С, ...; С, с помощью коммутатора ЗО

5 к линии передачи подключается реальная нагрузка, устанавливается некоторый стабильный уровень СВЧ-мощности в линии, значение которого выбирается так, чтоты при полностью 35 введенном плавном аттенюаторе 9 (максимапьное затухание) и включенном в измерительный тракт с помощью коммутатора 10 дискретном аттенюаторе

12 он соответствовал нижнему пределу 40 измерения мощности ваттметром 6, подключенным с помощью коммутатора

11 к направленному ответвителю 1, настроенному на подающую волну в главной линии.

При полностью введенном плавном аттенюаторе 9 и исключенном из тракта дискретном аттенюаторе 12 производится измерение мощности P ватт14 метром 6, подключенным с помощью коммутатора 11 к вспомогательной линии направленного ответвителя 1, значение Р записывается в опера11 тивную память вычислителя 15. Затем при помощи коммутатора 10 вводится дискретный аттенюатор 12, что вызывает уменьшение в К раз мощности на входе ваттметра 6 (где К вЂ” затухание, вносимое аттенюатором 12), производится измерение мощности Р„, значение которой фиксируется в orieративной памяти вычислителя 15, после чего уменьшается вносимое затухание плавным аттенюатором 9, исключается дискретный аттенюатор 12, производится измерение мощности Р ваттметром 6„ значение которой записывается в оперативную память вычислителя 15, вводится дискретный аттенюатор 12 и производится измерение мощности Р, значение которой д 9 записывается в оперативную память вычислителя 15„ Таким образом выбирается .М пар значений мощности Р„;— — P ° . Градуировочная характеристика

Ô1 измерительного преобразователя ваттметра имеет вид:

Р = Б(P + f(Р)),„ где P — значение СВЧ-мощности на

Ю входе ваттметра 6;

1345125 (2) (3) +

4 ° ° ° ° ° ° ° ° ° (4) (7) S — крутизна характеристики преобразователя ваттметра 6;

Р— показания измерительного блока ваттметра 6

f(P) — нелинейность преобразователя ваттметра 6.

Нелинейность измерительного преобразователя 6 имеет вид полинома степени N:

f(P) =CP +CPЗ+... +

+С "P й-<

В соответствии с (1) для М пар

/ значений мощности P . — P . .запи(1 сывают две системы уравнений:

P «<è

+СР + + И 1 И где К вЂ” вносимое затухание дискретного аттенюатора 12 (в дозах) .

Поделив уравнения системы (3) на соответствующие уравнения системы (4), получают систему из М нелинейных уравнений с N — - 1 неизвестными вида:

+ + С (КР Р )

IÉ й

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° (5) 1Ц

Решая систему (5) вычислитель 15 определяет значение коэффициентов

С, ..., С„, и хранит их в своей оперативной памяти.

Как показали результаты математического моделирования, оптимальным значением К является 2-5 дБ.

После определения коэффициентов

С, ..., С,, по команде вычислителя 15 блок 13 управления, связанный с вычислителем 15 через блок 14 сопряжения, управляя коммутаторами 10

10 и 11, подключает к направленному ответвителю 1 ваттметр 6 (при этом плавный аттенюатор 9 устанавливается в положение, соответствующее нуле.вому затуханию, а дискретный атте15 нюатор 12 исключается из тракта) и, управляя СВЧ-коммутатором 5, подключает к главной линии эталонный ваттметр 7.

Регулировкой выходного уровня re20 нератора устанавливается удобное для эталонного ваттметра 7 значение СВЧмощности B главной JIHHHH (P0 ), KoTo рое измеряется ваттметром и записывается в память вычислителя 15. Так же измеряется и фиксируется в оперативной памяти вычислителя 15 значение мощности во вспомогательной линии направленного ответвителя 1 (Р ), настроенного на падающую волну в

30 главной линии.

На основании значений Р, и Р1, а также в соответствии с (5) записывают

З5 Р, = К С, 81Рл + f(P )3 ь (6) где К вЂ” коэффициент связи направС1 ленного ответвителя 1.

Вычислитель 15 определяет значе40 ние К S и хранит его в своей оперативной памяти.

Затем по команде вычислителя 15 коммутатор 5 подключает к главной линии вместо эталонного ваттметра 7

45 короткозамыкатель 8, а коммутатор 11 подключает к вспомогательной линии направленного ответвителя 2, настроенного на отраженную волну, ваттметр

6, значение измеренной мощности (Р2 )

50 фиксируется в оперативной памяти вычислителя., Аналогично (6) записывают

55 Ро КС, StP f(Pe)) .

Вычислитель 15 определяет значение

К S и хранит его в своей оперативс нои памяти, 1345125

Затем по команде вычислителя коммутатор 5 подключает к главной линии реальную нагрузку, а коммутаторы 10 и 11 подключают ваттметр к направленному ответвителю 1.

Регулировкой выходного уровня генератора увеличивают уровень СВЧмощности в главной линии и устанавливают его таким (Р ), чтобы измеряемое значение мощйости ваттметром

6 во вспомогательной линии направленного ответвителя 1 (Р<„ ) соответствовало верхнему определению измерений. Значение Р„„ фиксируется в памяти вычислителя.

После этого, не меняя уровня мощности в главной линии, производят подключение ваттметра 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 3, настроенного на падающую волну в главной линии при помощи коммутатора 11, и производят измерение мощности во вспомогательной линии (P ), результат измерений фиксируется в оперативной памяти вычислителя 15.

Коэффициент связи К направленно 3 . го ответвителя 3 с главной линией выбран так, что К ((K(,„ (наприС3 мер К = -30 дБ К вЂ” — -20 дБ), с

3 1)(На основании измерений Р и Р записывают выражения для мощности

Р в главной линии передачи:

= К„B(P, + P(P, )); (B)

Р = К 9(Ре + Р(Р,)), (9) где К вЂ” коэффициент связи направС3 ленного ответвителя 3.

Значение К ° S определяется слесэ дующим образом:

К Б — о (tl н (10)

С Р„Р а а где а, а „, а = а„определяется н . по формуле а; =1+С<Р ° +СР„.

+ С Р (11) где Р ° — соответствующее измерение ( мощности ваттметром 6.

Вычислитель определяет значение

К S и хранит его в своей оперативС3 ной памяти. Затем, не меняя уровня мощности в главной линии, с помощью коммутатора 5 к линии подключается короткозамыкатель 8 и производится

5 подключение ваттметра 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 4, настроенного на отраженную волну в линии передачи, и ваттметр 6 производит измерение мощности (Р4 ), значение которой записывается в оперативную память вычислителя 15.

К и К с, коэффициенты связи

С3 направленного ответвителя 4, выбраны так, что К 4 (< К . Значение

15 К S вычисляется по формуле: с

К S )

Ро Рд() (12) аг а4 где а а а = а ° определяется

20 я9 по формуле

2 а=1+СР ° +СР.+...+

1 2

+ С P (13)

Вычислитель определяет значение

К S и хранит его в своей оператив1 нои памяти.

После окончания вычислений. К S

С

30 по команде вычислит я 15 коутатор

11 подключает к главной линии передачи реальную нагрузку, коммутатор

11 подключает ваттметр 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 3 и устройство готово к измерению проходящей мощности высоких значений, Устанавливают СВЧ-мощность в главной линии передачи, значение которой необходимо измерить. Измеряют теку40 щее значение мощности ваттметра 6, подключенным к направленному ответвителю 3 (Р „ ), и записывают его в оперативную амять вычислителя 15, затем подключают ваттметр 6 к вспо45 могательной линии направленного ответвителя 4, производят измерение мощности (Р „ ), а ее значение записывают в оперативную память вычислителя 15.

Значение проходящей мощности P пР вычисляют по формуле ап a3n пР Р Р.а а3 (3

Рги P

Р4 аг а4 где а3 и à 4 определяют по форму3и лам, аналогичным (11) и (13) . е

1345125 мой на вход линии передачи, измеряют мощности Р, и P.,,пропор(1 1т циональные падающим волнам при значении модуля коэффициента отражения меньше 1 для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, отличающихся в К раз, определяют проходящую мощность

P по формуле р р (Р Pэ<< а <<<

Р, Р a)а

P2n P4n а gn а <<

Р ° Р а а

Полученные значения проходящей мощности вычислитель 15 отображает на цифровом индикаторе 16, а = а, а, а „, а „, а, а "зи а определяются по формуле а ° =1+С,Р.+СР-+...+ и

2 й-< т

Р=КР+С(КР-Р)+

< Р 2

И <(4 << гдеN M-1, Составитель P.Êóçíåöoâà

Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Редактор Л.Повхан

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Mo< ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4915/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула из обретения

Способ определения проходящей мощности в линии передачи, заключающийся в том, что подают на вход линии 10 передачи СВЧ-мощность, измеряют мощность Р в нагрузке линии передачи, мощности P,,Р во вспомогательной

Э линии, связанной с линией передачи, пропорциональные соответственно па- 15 дающей и отраженной волнам в линии передачи при значении модуля коэффициента отражения нагрузки линии передачи равном 1, увеличивают мощность, подаваемую на вход линии передачи, 2р .измеряют мощности Р,„, Р> во вспомогательной линии, пропорциональные подающей мощности при значении модуля коэффициента отражения нагрузки линии передачи меньше 1 соответ- 25 ственно для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, измеряют мощности

P и Р, пропорциональные отражен2 < ным волнам при значении модуля коэф- Зц фициента отражения нагрузки линии передачи равном 1 соответственно для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, отличающийся тем, 35 что,с целью повышения точности при измерении проходящей мощности больших уровней, устанавливают первоначальное значение мощности, подаваеFpe Pg + H P4@ — измерения мощности во вспомогательных линиях при изчерении проходящей мощности, где P — соответствующие значения

J мощности; а коэффициенты С . ° . С, определяют решением системы уравнений