Устройство для измерения параметров варикапов

 

Изобретение предназначено для расширения функциональных возможностей устройства,- Устройство содержит конденсатор 2 переменной емкости, детектор 7 напряжения, блок 8 запоминания , блок 10 деления, генератор ft высокой частоты и источник 12 напряжения постоянного тока. Введение четвертьволновых линий 5 и 6 кокмут атора 9 и детектора 13 позволяет кроме измерения добротности варикапов (В), тангенса угла потерь и диэлектрической постоянной радиотехнических материалов определять и емкость В, Кроме того, использование устройства повьшает точность иэмерения за счет - осуществления измерения при любо й емкости В и исключения эталонных В. 1 з,п,ф-лы, 1 ил СО эо р

СОЮЗ ССОЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСГВЬЛИН

ИЮ (И) (5f)5 С 0 R

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30.08.90. Бкл. У. 32 (21) 4049932/24-21 (22) 07. 04. 86 (72) В.В.Молочников и H.Ï.Øàëåéêo (53) 621.382.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР з 828120; кл. С 01 R 27/26, 1979.

Патент Франции Р 2459483, кл. С 01 R 27/26, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВАРИКАПОВ (57) Изобретение предназначено для расширения функциональных возможностей устройства. Устройство содержит конденсатор 2 переменной емкости, детектор 7 напряжения, блок 8 запоминания, блок 10 деления, генератор 11 высокой частоты и источник 12 напря- жения постоянного тока. Введение четвертьволновык линий 5 и б ° коммутатора 9 и детектора 13 позволяет кроме измерения добротности варикапов (В), тангенса угла потерь н днзлектри. ческой постоянной радиотехнических материалов определять и емкость В, Кроме того, использование устройства повьппает точность измерения эа счет . осуществления иэмерейия при любой ем.кости В и исключения эталонных В, ф лыу 1 ила

1387672 7

Изобретен!те от!толттся к измерительной технике и может быть использовано для измерения добротности варикапов, тангенса угла потерь и диэлектрической постоянной радиотехнических материалов.

Целью изобретения является расвтирение функциональных воэможностей устройства за счет возможности иэмеретО ния не только добротности, но и емкости варикапов, а также повьппение точности эа счет осуществления измерения при любой емкости варикапа, исключения эталонного нарикапа. 15

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит коаксиальную линию 1, выход которой соединен с тсондеттсатором 2 переменной емкости, а вход имеет клеммы 3 для подключения исследуемого варикапа 4. К входу коаксиальной линии 1 выходом подключена вторая. четвертьволновая линия 5, вход которой соединен с выходом первой чет"я вертьволновой линии б,с входом детектора 7 (преобразователя напряжения где W

0вь!х х

1 вьтх.Wx

U = U

ВХ16

Вк1

Нб

Е » 6»

8Х6 Z

Sx1 (2) ° W6

U = U 1 ——

Вх< Рх 5. "2

Вх5 (3) т,т2

ВКб

ВХ& где Z,Z,7. — входные сопротивлеВх1 ЬХ52 Вх б ния линий 1,5 и 6, .

ЗО W» Иа - волнов е сопротивления линий 5 и 6

0, 0 — напряжения высокой

ЭХ 1 SXS частоты на-входах линий 1,5 и 6.

Выражая напряжение Us„6 через напряжение 0 1 а также 2 C через

Вхт Вхе

Z..„ и переходя к модулю напряжения, имеем

Wc; Ж ., ° 2 ., °

Щ ВХ5 ВХ1 Z x Sx5 7

ЬХ1 ВХ1

W (Л

0 -U — +- Z = --тт 2 .(4)

Вкб Вх1 W Вка т,т2 Вх 1

5 5 высокой частоты в напряжение постоянного тока), выход которого соединен с входом блока 8 запоминания, выход которого через коммутатор 9 соединен с блоком 10 деления. Вход линии 6 соединен с выходом генератора 11 высокой частоты, с выходом источника

12 напряжения постоянного тока и с входом второго детектора 13, выход которого соединен с первым входом коммутатора 9. Причем с выходом блока 8 запоминания соединен второй вход коммутатора 9, а его третий вход соединен с выходом детектора 7. ВтоI рой выход коммутатора 9 соединен с в торым входом блока 10 деления, Коммутатор 9 и блок 8 эаноминания управляются вручную, Устройство работает следующим об-! разом.

Поскольку уравнения для напряжений, токон и входного сопротивления линки, нагруженной на конце сопротивлением 7,, имеют вид т (5) где W — волновое сопротивление ли (1), 1.

При длине линии 1, близкой к 1/4 длины волны распространения колебания . н линии, что соответствует сдвигу Аач

Us x (сов 81+Я 8 хп81 ) 2 я

У I

= — --(- — со а 81+ 1 в хп81); ь!х тт, ° °

Z 8w як 1 в

Вх волновое соттрт т!!в!!е!!!!! .!ннцн без потерь, соттротивттен!те пя ру т ктт вконце линии, ПОСтОЯННал СДВттГтт фаЗЫ Н ЛИнии ня единицу ее длины, длина линни, — амплитуды напряжеттття и тока в конце линии,,ттття четвертьволновых линий, у которых сдвиг фазы 81 †вЂ, имеем следуюптие

ЭГ. выражения для напряжений и входных сопротивлений:

При нагрузке коаксиальной линии 1 емкостным сопротивлением, т.е. Z „ =

= -jX, входное сопротивление ее согласно выражениям (1) определяется выражением

- — -1 этп81 — cos81

2 =jW

Х

ex1 W — - cos81 + а1п81 хс I 3876 77 (e) 15

Z = jW uJC

rri 1 (9) /rgb

nb ° Å-. ) (t0) Ьк5 (о) 6

3!! 1r1 я ко!!!!! . !!!!!и!!, r>л!!экому В< энл— еп!!и --„-, г!Ри опрелелепном соотноJ

tilt.нии яолнопо! о сопротивления линии

Wt rr нагрузки Х, rtxnrrttoe сопротивле" ние колксивл!,!!ой линии 1 имеет индуктивный характер. В частности, при длине колхсиальной линии 1, соответствукмчей! crrr»try флэы 81 — — вход- 10

2 ное сопротивление линии, согласно вырлжению (5) определяется выражением где u3 — угловая частота напряжения воэбуждения линии, С вЂ” емкость конденсатора 2.

Таким образом, при подключении

20 к входу колксиальной линии 1 исследуемого варикапа 4 образуется колебательная система, состоящая иэ емкости варикапа 4С и индуктивности

Ь

1. = МгС.

Измерение добротности варикапа 4 и значения его емкости производят следующим образом.

С помощью коммутатора 9 подключают выход детектора 13 к первому входу блока 10 деления, а выход детектора 7 — к второму входу блока

10. Устанавливают на выходе генератора 11 (на входе линии 6) напряжение высокой частоты заданного уровня, 35 который поддерживают постоянным.

По отношению напРЯжений V „5 и Vrr< определяют блоком 10 деления входное сопротивление коаксиальной линии

1 Рб. 1 5 (7)

U M

ВХ5

Изменяя еикость конденсатора 2, устанавливают входное сопротивление линии 1, равное заданному емкостному сопротивлению исследуемого варикапа 4, что обеспечивает измерение.добротности влрикапа 4 прилюбой заданной его емкости.

Открывают вход блока 8, запоминания, например, ключом, который вво-! дит в его память значение напряжения

UzÄ, и закрывают вход блока 8. Подключают.исследуемый варикаг. 4 к клеммам 3 коаксиальной линии 1, при этом на него подается напряжение постоянного тока от источника !2 напряжения через линии 6 и 5.

Изменяя попяриэ ух!и!ее !!лпрям !!!!е.,:,,плстра!!плют колебательную с!!етому (линия 1, конденсатор 2, влриклп 4), я резонанс.

Иомеят настройки колебательной системы в резонанс соответствует максимальному отноп!ению напряжений 0 в!!л и 0, определяемое блоком 10 делеех5 Э ния.

При резонансе колебательной системь! входное сопротивление линии 1 имеет значение

2вх! сс 1 к I (8) где ) — добротность исследуемого ваЬ рикапа, g — добротность коаксиальной

f линии 1;

1! РАЙС вЂ” характеристика колебатель. 1 ной системы,"

Х =сХ вЂ” еикостное сопротивление ваcS рикапа.

По отношению напряжений Uвх и Uе„> согласно выражениям (4) и (8) определяют блокои 10 R колебательной сисос темы где U — напряжение при резонансе

Ьх о) колебательной системы.

С помощью коммутатора 9 отключают выход детектора 7 от второго входа блока 10 и подключают к нему выход блока 8.

Согласно выражению (7) определяют блоком 10 емкостное сопротивление варикапа (1 1)

1! 1,1г ирх 5 Мб откуда емкость вариклпа определяют

ф= — — — = — - — —. — — - (12)

1 U 11 1.

С помощью коммутатора 9 отключают выход детектора 13 от первого входа блока 10 и подключают х нему выход детектора 7.

Согласно выражениям (8), (10) и (11) определяют блокои 10 добротность колебательной систеиы

1387672

Ыа шенин — - можно получить оптимальное

И согласование выхода генератора высокой частоты с входом линии б.

U вюв йюВ к

615<о J (13) При этом добротность варикапа 4, согласно выражению (9) определяется (-1 . (14)

Ь q„— Qê

При,значениях » имеем

А ь

Формула изобретения г

1. Устройство для измерения пара/ метров варнкапов, содержащее коаксиальную линию с клеммами для подключения варикапа на входе и конденсатором переменной емкости на выходе, источник: напряжения постоянного тока, генератор высокой частоты, блок деления и последовательно соединенные детектор и блок запоминания, о т л и ч а ю — щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения точности измеренными четвертьволновыми линиями, вторым детектором и коммутатором, при этом ab>ход генератора высокой частоты соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, входом второго детектора и входом первой четвертьволновой линии, выход которой соединен с входом первого детектора, выход второй четвертьволновой линии подключен к входу коаксиальной линии, а выходы обоих детекторов и выход блока за поминания соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого подключены к входам блока деления. .2 Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что источник напряжения постоянного. тока выполнен регулируемым.

Составитель А.01умилишская

Редактор Л.Волкова ТехредМ.Дидык Корректор А.Тяско. Тираж 561 -. - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35 Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 3091

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

Таким образом, устройство определяет абсолютное значение добротности варикапа беэ использования образцового варикапа, как это имеет место в известном устройстве..-Кроме этого, в устройстве определяется емкость ва- 20 рикапа на рабочей частоте, что способствует повышению точности.

Согласно вйражению (4) в устройстве имеется воэможность осуществления сильной развязки колебательной систе 25 мы от внешних цепей,-а также оптимального согласования выхода генератора

11 высокой частоты с входом измерительной линии 6. Так, согласно выра жению (4)"при выборе определенного 30

Wà соотношения вЂ, — можно получить отЬк1 носительно низкое входное сопротивле- . ние линии 5, не превышающее несколь-. ких десятков .Ом. Входное же сопротив ление детектора 7 на частотах до

300 МГц практически можно получить порядка 10 Ом и выше. При укаэанном . соотношении входных сопротивлений ли иии 5 и детектора 7 осуществляется 40 сильная развязка колебательной системы от внешних цепей.

Кроме гого, согласно выражению (4) при вЫборе определенного соотноРасчетное значение погрешности для данного устройства составляет 1,22Х что в S раз ниже, чем в известном устройстве. I