Измеритель коэффициента передачи невзаимного свч- четырехполюсника

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - сокращение времени измерений. Измеритель содержит г-р 1, вентиль 2, двунаправленные ответвители 3 и 5, исследуемый невзаимньгй СВЧ-четырехполюсник 4, детекторы 6 и 12,индикаторы 7 и 13, аттенюатор 8, фазовращатель 9, электрически управляе-ч мый фазовращатель 10, короткозамыкатель 11 и г-р 14 низкой частоты. Перед началом измерений проводится балансировка измерителя. Изменения коэф. передачи аттенюатора 8 и фазовращателя 9 относительно их значений при балансировке соответствуют модулю коэф. передачи и фазе коэф. передачи четырехполюсника 4 соответственно в прямом и обратном направлениях. Измеритель позволяет определять комп- § лексные козф. передачи т етырехполюсников 4: вентилей и циркуляторов без изменения направления включения последних в тракте, что обеспечивает достижение цели. 1 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1442962 (51) 4 G 01 R 27/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 421 2600/24-09 (22) 20.03.87 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) В.В.Саламатин, А.В,Мельников и А,Б,Кондралихин (53) 621.317.341 (088.8) (56) Елизаров А.С. Автоматизация измерений параметров линейных невзаимных СВЧ-четырехполюсников. - М.:

Советское радио, 1978, с, 130-131.

Приборы и техника эксперимента, 1979, 11 6, с. 113, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ НЕВЗАИИНОГО СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — сокращение времени измерений.

Измеритель содержит r-р 1, вентиль

2, двунаправленные ответвители 3 и

5, исследуемый невзаимный СВЧ-четырехполюсник 4, детекторы 6 и 12,индикаторы 7 и 13, аттенюатор 8, фазовращатель 9, электрически управляе мый фазовращатель 10, короткозамыкатель 11 и r-р 14 низкой частоты. Перед началом измерений проводится балансировка измерителя, Изменения коэф. передачи аттенюатора 8 и фазовращателя 9 относительно их значений при балансировке соответствуют модулю коэф. передачи и фазе коэф, передачи четырехполюсника 4 соответственно в прямом и обратном направлениях, нч

Измеритель позволяет определять комп- ср лекснме коэф. передачи четмреклолюсников 4: вентилей и циркуляторов без иэменения направления включения последних в тракте, что обеспечивает достижение цели. 1 ил.

1442962

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может .ыть использовано при аттестации невзаимных

СВЧ-четырехполюсников, обладающих значительной развязкой (более 10 дБ).

Нель изобретения — сокращение времени измерений, На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя коэф 0 фйциента передачи СВЧ-четырехполюсника.

Измеритель коэффициента передачи невзаимного СВЧ-четырехполюсника содержит последовательно соединенные генератор I, вентиль 2, первый двунаправленный ответнитель 3, исследуемый невзаимный СВЧ-четырехполюсник 4, второй двунаправленный ответнитель 5, первый детектор б, первый индикатор

7, аттенюатор 8, выход которого соединен с вторым выходом вторичного плеча второго двунаправленного ответнителя 5, фазовращатель 9, электрически управляемый фазовращатель 10, 25 короткозамыкатель 11, второй детектор 12, второй индикатор 13 и генератор 14 низкой частоты.

Вход фазовращателя 9 соединен с вторым выходом вторичного плеча пер- 30 ного двунаправленного ответвителя 3, а его выход соединен с входом ат" тенюатора 8, к третьему выходу второго двунаправленного ответвителя 5 подключены последовательно электрически управляемый фазовращатель 10 и короткозамыкатель 11, к третьему выходу вторичного плеча первого двунаправленного ответвителя 3 подключены последовательно соединенные вто- 40 рой детектор 12 и второй индикатор

13, а выход генератора 14 низкой частоты присоединен к управляющему входу фазовращателя !О.

В качестве индикаторов 7 и 13 мо- 45 гут быть использованы осциллографические индикаторы или нольтметры пик оных з н ач ений.

Измеритель коэффициента передачи невзаимного СВЧ-четырехполюсника работает следующим образом, 50

Волна от генератора I через вентиль 2 и первый двунаправленный ответвитель 3 попадает в двухканальный

Измерительный тракт, один канал кото55 рого образован аттенюатором 8 и фа- зовращателем 9, другой канал — иссле-. дуемым четырехполюсником 4» Сигнал во втором двунаправленном отнетнителе 5 частично проходит на первый детектор б, а частично отражается от короткозамыкателя 11 и распространяется через двухканальный измерительный тракт в противоположном направлении.

Перед началом измерений проводится балансировка измерителя, Дпя этого вместо исследуемого четырехполюсника 4 в тракт включаешься отрезок регулярного. волновода равной геометрической длины. С помощью аттенюатора 8 и фазовращателя 9 добиваются минимального сигнала по первому индикатору 7, затем — по второму индикатору 13. После этого включают н тракт исследуемый четырехполюсник 4 и снова добиваются минимальных показаний первого и второго индикаторов

7 и 13. Изменения коэффициентов передачи аттенюатора 8 и фазонращателя

9 относительно их значений при балансировке соответствуют модулю коэффициента передачи и фазе коэффициента передачи (без учета электрической длины отрезка регулярного волновода) исследуемого четырехполюсника 4 соответственно в прямом и обратном направлениях.

Сигнал на первом детекторе 6 записывается в виде

Е ч — Е fd i „ i д 62(1 Г«

1 х de «3) + d1 "оп"д 2 3 (12Гх +

«2

1 где Е и — комплексная амплитуда сигнала генератора 1;

d„d.„e - переходное ослабле1М,( ние первого двунаправленного ответвителя 3;

П 19 О <щ = е " — коэффициент передачи опорного канала без учета коэффициентов передачи аФтенюатора 8 и фазовра", щателя 9;

1, е — коэффициент передачи последовательно, соединенных аттенюатора 8 и фазовращателя 9; й2 = 62 e "t- переходное ослабле1Ц ние второго двунаправленного ответвителя,5; Г« = IГ«,1е - коэффициент Отраже г ния вхсща четырехполюсника 4;

144?.96?

Е )t = t-(d„ott " » 1 „>d "" бе

+ n,n1 х „-df d f °,„ ia Я Г„,Б„ г Л2 7 . n

+ й„.„,;Ä d, Г„;а,,„,+.

81 " 11е " и 1- 1 1 и,з "en "ц 1

+ S„r-„d,(1 d, Г„t-„,)j/{1

-г„, а, г„-,), 30 (2) 35

1ЧО6 где .., =, е коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 4 в обратном направлении (от короткозамыкятеля 11 к генератору 1); 40

, Г„= 1Г»11 е — коэффициент отражения

1lfг входа четырехполюсника 4.

Ио время бялянсиронки вместо исследуемого четырехполюсника в тракт включается отрезок регулярного волно- 45 вода. Предполагая отсутствие в нем потерь, в выражения (1) и (2) подставляют и Г. 2tll 1

l ° . ехр (i -- — -) и

50 р

1 Xt

2%i где — — — — электрическая длина от1Ь резка регулярного волноводя.

Минимальный сигнал на первом индикаторе 7 имеет место при условии

Гк з =1t t, з I е 4 коэффициент отраже— ння коро ткозамыкятеля с учетом вносимого Фазового сдвига второго Фазоврящя5 теля 10;

Я = (1-d ) е — коэффициент переда() »и2 чи второго двуняпрявленного отнетнителя 5 (между входом и выходом оснонно- 10 го либо вторичного плеча);

Я 1 = (1 — d 1) å 4 1- коэффициент передачи перво"о двунаправленного ответвителя 3;

Л и 1Мп „ее е- коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 4 в прямом направлении (от генератора 1);

Л л и — ..и е — коэффициент передачи 20 измерительного канала без учета коэффициента передачи четырехполюсника 4.

Сигнал, подяняемый ня второй детектор 12, имеет вид

25 (1 а,) „(i-d ) оп 7

2ttl

+ — — — + tPt + 4/

ЛЬ 1 2 (= и (3) q„, — 9td .

Условие. балансировки по второму индикатору 13 а .а я,„l|-а,ТT

2Й2

ЛЬ

+ 4 d1+ rd1 + V

1(= и (4) В режиме балансировки по второму индикатору 13 возможно появление

ff 11 ложного минимума, обусловленного перераспределением сигнала в основное плечо второго двунаправленного ответвителя,5. В этом случае íà Bbl ходе вторичного плеча сигнал отсутствует, следовательно, также наблюдается минимум сигнала на втором индикаторе 13. (1-d,) n а „с.„71-а, 2 "11

V=tt + — — —:+ V + + yd

ЛЬ 1 и

Ч Й вЂ” 4 — (»

Проконтролировать появление "лож11 ного минимума легко по наличию максимального сигналя на первом индикаторе 7. Кроме того, для исключения "ложных" минимумов при измерении на втором индикаторе 13 исследуемый четырехполюсник 4 надо включать в измерительный тракт таким образом,чтобы для волны в прямом направлении (от генератора 1) он имел большие потери, чем для обратной волны (от короткозамыкятеля 11 к генератору 1),, n т ° e» » ff 1 pe»

I.

Затем в тракт включается исследуе- мый четырехполюсник 4 и сигнал на первом детекторе 6 представляет собой в общем виде сумму двух сигналов, один из которых промодулирован по фазе генератором .14 низкой частоты, Амплитуда сигнала, снимаемого с первого детектора 6, меняется с частотой, кратной частоте генератора 14, до тех пор, пока присутствуют оба сигнала, С помощью аттенюаторя 8 и первого фа5 1442962 6 зонращателя 9 добиваются минимальной амплитуды огибающей амплитудно-модулированного сигналя на экране осциллографического индикатора 7. При этом устраняется влияние переотражений от выхода исследуемого четырехполюсника 4 на погрешность измерений коэффициента передачи.

Тогда модуль и фаза коэффициента 10 передачи исследуемого четырехполюсника в прямом направлении из (1) с учетом балансировки (3) определяются по изменению коэффициента передачи аттенюатора 8 и фазонращателя 9 относительно балансировки по перному индикатору 7 л( Р где — изменение коэффициента пе- >0 л( редачи (ослабления) аттенюатора 8;

2iil

q!

ПР ЛЬ

I где 1 — изменение фазового сдвига, 25 вносимого первым фазонращателем 9.

Так как СВЧ-нензанмное устройство — вентили, циркуля торы обладают большой развязкой (большим различием прямых и обратных потерь), порядка

10 — 20 дБ и более, то сигнал на втором детекторе 12 при включенном в тракт нензаимном четырехполюснике 4 представляет собой амплитудно-модулированный сигнал. С помощью аттенюато35 ра 8 и первого фазонращателя 9 до биваются минимальной амплитуды огибающей амплитудно-модулированного сигнала на втором индикаторе 13,что соответствует наличию на втором детекторе 12 только сигнала, отраженного от входа четырехполюсника 4, Разница показаний аттенюатора 8 и первого фазонращателя 9 в этом, случае и н случае балансировки по второму индикатору 13 соответствует модулю и фазе коэффициента передачи четырехполюсника 4 в обратном направлении

rt 1И

L. Р где 2 " — изменение коэффициента передачи (ослабления) аттенюа тора Я в этом случае;

55 н 2 1

1 г — L(+

ooP =.

lr где q — изменение фазового сдвига первого фазонрящателя н этом случае, Предложенный измеритель позволяет определять комплексные коэффициенты передачи невзаимных СВЧ-четырехполюсников (вентилей и циркуляторов) без изменения направления включения последних в тракте, что существенно снижает трудоемкость измерений. Дпя уменьшения погрешности измерений первый и второй двунаправленные отнетвители должны быть трехдецибельными.

Если провести калибровку первого и второго детекторов по уровню падающей мощности, то можно измерять дополнительно модули коэффициентов отражения от входа и выхода невзаимного четырехполюсника (или КСВ) без перестыковки СВЧ-тракта измерителя.

Формула изобретения

Измеритель коэффициента передачи невэаимного СВЧ-четырехполюсника,содержащий последовательно соединенные генератор, вентиль, первый двунаправленный ответвитель, последовательно соединенные второй двунаправленный ответнитель, первый детектор и первый индикатор, а также аттенюатор, выход которого соединен с вторым ныходом второго двунаправленного ответвителя, при этом первый выход первого двунаправленного ответвителя и вход второго двунаправленного ответвителя являются соответственно входом и выходом для подсоединения исследуемого невзаимного СВЧ-четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерений, введены фазовращатель, включенный между вторым выходом первого двунаправленного ответвителя и,входом аттенюатора, последовательно соединенные второй детектор, вход которого подсоединен к третьему ныходу первого двунаправленного ответвителя, и второй индикатор, электрически управляемый фазовращатель,подсоединенный к третьему выходу второrо двунаправленного ответвителя,короткоэамыкатель, установленный на выходе электрически управляемого фазовращателя, и генератор низкой частоты, соединенный с управляющим входом электрически управляемого фазовращателя.