Измеритель комплексного коэффициента отражения
Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения фазы комплексного коэф.отражения в широкой полосе частот. Измеритель содержит СВЧ-генератор 1, четырехэлементный датчик 2 с элементами 4-7 связи, измеряемый двухполюсник 3, СВЧ-коммутатор 8, квадратичный детектор 9, полосовой фильтр 10, линейный амплитудный детектор 11, управляемые делители 12 и 17 напряжения, индикатор 13 модуля, фазометр 14, блок 15 управления, формирователь 16 функции тангенса, арктангенсный преобразователь 18 и индикатор 19 фазы. Цель достигается за счет обеспечения частотно-зависимой коррекции фазовых сдвигов между элементами связи, которая осуществляется с помощью делителя 17, формирователя 16 и преобразователя 18. 1 ил.
.(>««">3 (08(. 1СНИХ
".0((ИА ЛИСТ И «ЕОНИХ
PFGflVF ПИ! !
А1 г>и 4 < ! R 7/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЫИ1 ЕТ
П(0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ«Л
ПРИ ГННТ СССР (21) 4366899/24-09 (23) 18.01.88 (4 б) 30. 1 О. 89. 1>«>(«. «0 (i l ) Сенист(польский >«(и«б>орс>строительиьп« иис«итут (72) К .И. Царик, И ..11.Ай< иии, И. К. Б>ондаренко и 9,Б.Гимн>»енич (53) 621, 377, 341 (088.8) (56) Авторское с««ндетсльств(> СССР
h- 19!843, кл. G 01 Р ? 7/06, !984.
Авторское с >«идетельс" во СССР
h 1185267, кл. G Ol R 27/O6, 1984. (54 ) ИЗ(!Е РИТЕЛ Ь КО! (1!1Е КСН(«Г0 КОЗ(1>фИ((ИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение отн«>сится к радиоизмерительной техиике. ((ель изобретения — повьппение точности измерения фазы ко мпле ксно го ко зф. отражения в
„„ЯО„„ I G I F803
2 шир(>ко«(полосе ч>«ст< т. Измеритель содержит СВЧ-генератор 1, четырехэле««еит«ип(«i датчик 2 с зл-тами 4-7 связи, и «меряемьй двухиолюсник 3, СВЧк<>ммутат >р 8, квадратичньп детектор
9, п(>лосевой фильтр 10, линейный амплитудный детектор 11, управляемые делители 12 и 17 напряжения, индикатор 13 л«одуля, фазометр 14, блок 15 у««равлеиия, формирователь 16 функции тангенса, арктангенсный преобразователь 18 и индикатор 19 фазы. Цель достигается за счет обеспечения частотно-зависимой коррекции фазовых сдвигов между эл-тами связи, которая осуществляется с помощью делителя 17, формирователя 16 и преобразователя
18. 1 ил.
1 11811(11
Изобрс тt íèc с»тнс»гитгя к р»дис»и тмс— рителн«»й техникс и м».жет бытт. игп<»ли »с»нано в антс»матичггких измет»ительных системах и приб»»рах для настройки радиотехнических объc ктс»в.
Цель изобретс ния — поньппение точности и змерения фазы комплексного коэффициента отражения н ьпирокой полосе ч»стот.
На чертеже представлена структурная электрическая схем» измерителя комплексного коэффициен r» отражения.
Измеритель комплексного коэффициента отражения содержит СВЧ-генератор 1, четырехэлементньпт датчик 2, выход которого является входом для подсоединения измеряемого днухт«1лн»г.ника Э, элементы 4-7 связи четырехэлементного датчика 2, СВЧ-коммутатор 8, квадратичный детектор 9, полосоный фильтр 10, линейный »мплитудный детектор 11, перный управляемый делитель 12 напряжения, индик»т »р 13 модуля, фазометр 14, блок 15 уцранления, Формирон»тель 16 функ»п и тангенса, второй управляемьп1 делитель
17 напряжения, арктангенсный преоб— разов»тель 18 и индик»тор 19 ф»зы.
Измеритель комплексного коэффициента отражения работаст следун»щим об разом, Сигнал постоянной амплитуды от
СВЧ-генератора 1 поступает чс рез честырехэлементный датчик 2 к измс ряемому днухполк»снику 3 г комплексным коэффициентом отражения
Г= II le где Г 1 — модуль коэффициент» отражения; фаза коэффициента отражения.
Отраженн»я волна (Б„,) интерферирует с паданщей. Анализ распределения поля осущестнляетгя с помощью элементов 4-7, размещенных н различных сечениях т»ким образом, чтобы фазоные набеги между ними были равны
Il
4 на средней длине волны Я
cr
СВЧ вЂ” коммутатор 8 по сигналу г первого выхода блока 15 периодически коммутирует с частотой Й каждый из выходflblx сигналов элементов 4-7 н общий к»вал. При этом на выходе СВЧкоммутатора 8 получается ситнал н ни де цериодц1»е<-кой» последовательности радиоимпулт.гr. н.
Выходной сигнал СВЧ-к»»м»уl;I I 111;I 8
JIB»ò K rstðóåòñÿ квадратичным дс теx»»»вЂ” ром 9. Выходной сигнал детект» ра 9 явля Tcя периодической функцией, к»1тор»я на интервале, равном периоду кгммутации T.=21»/Я, имеет нид:
s rrd
CO5 (—
3 П»»N
CoS (-—
Ь
3Ю
cos (—
Ь
if ý со 5(—
» С» „(» IРI 2IРf
"Н»» с» »» 2fl
»» u (» lr l + 2l» I — - с13
1 7
Ь
N 7
+ = »с))
»» 7 — — i ст1)
I » — с11 °
Ь 7
r (1i I (»
10 т т
t N —2 т 1» — ссс —;
1 4
»т — ссс т
»
1 l» U „(» i I l » i 2 I » I где К вЂ” коэффициент пропорциональности; частотные коэффициенты.
Коэффициент сс зависит от распределения элементов 4-7 вдоль тракта и определяется Формулой ср ср =
Л;
1 Л; у = --- arctg(— — tg я ), Рср Л<р где,р- фазовый сдвиг эа счет раэво35 рота на средней длине волны.
В диапазоне частот волновода (427) коэффициент d изменяется в пределах 0,63-1,37, коэффициент " для угла поворота детектора р„=К/8 иэме40 няется в пределах 1,47-0,73. Таким образом, эти коэффициенты имеют значительную частотную зависимость, что приводит к погрешности измерения модуля и фазы при работе в полосе частот. Физически это объясняется тем, что расстояние между элементами 4-7 фиксировано, поэтому фаэовые сдвиги
Il между ними равны — только на средней
4 длине волны (с1 =1, т 1), а на других частотах они становятся отличными оз
Ь что приводит к возникновению погрешности в измерениях.
Полосовый фильтр 10 выделяет первую гармонику из выходного сигнала
ЦЬ квадратичного детектора 9 де 2», — средняя длина волны диапа25 эона; — дискретное значение текущей длины волны в канале.
Коэффициент т зависит от разворота элементов 4-7 и определяется формулой
5 1518803 6
К, I . 11 s n —,— I I -соя 2цcos g и
° cfIs/0 1.4агсtg(t ff «c tg --) 11
8 где К, — ко 1ффцциент передачи полосового фильтр» !О на частоте
g =d+ I — суммарный частотный коэффициент. )О
Напряжение с выхода полосового фильтра 10 поступает на вход линейного амплитудного детектора 11, выходное напряжение U! которого имеет вид:
t5
V>= — КК,К,U I Ã!sin — I-cos 2qcosg<, где К, — коэффициент передачи амплитудного детектора.
Для исключения частотной составля- 0 ющей погрешности измерения модуля коэффициента отражения, обусловленЮ ной множителем s in; — сигнал U no% 9 дается на сигнальный вход первого управляемого делителя 12, на управля- °
1 ющий вход которого подается сигнал с синхронизирующего выхода СВЧ-генератора 1. При этом в зависимости от частоты меняется коэффициент переда- ЗО чи первого управляемого делителя 12 по закону
Ко
s1n
2Л1 где К, — коэффициент передачи перво(ro управляемого делителя
l2 при Л;=Л, .
Тогда сигнал на выходе первого управляемого делителя 12 имеет вид .
U) — КК,К,К U „! Г! 1(I-cos 21Гсоя g—
II
U, =K arctg(tgpctg g 8) °
Это напряжение подается на нндика-f45
1 тор 13, шкала которого калибруется непосредственно в значениях II I.
Погрешность измерения модуля зависит только от частотного коэффициента 50 !
Одновременно напряжение U с выхо7 да полосового фильтра 10 подается на вход фазометра 14, на опорный вход которого поступает опорное напряжение с второго выхода блока 15. Напряже- 55
1ние на выходе фаэометра 14 имеет вид гд» к, — ко.4ффициент передачи фаэомет.р» 14.
Абсолютная погрешность пэл1ерения фаэы комплексног< K().1ôôèöèåèòà отражения опрепеляется по формуле и лЧ =Г,-arctg(tgfFctp >, 8) где Ч1„- истинное э начение фазы.
Для 42K-ного диапазона частот волновода при измерении коэффициента, от 2 до 2,1 абсолютная погрешность измерения составляет л ч„ „„;=2,25 (при IF „=45 ) ud <гц= I 35 ) .Для исключения частотной составляющей погрешности измерения 4 фазы, обусловленной множителем ctg g — q 8 сигнал U„ подается на вход формирователя 16. Сигнал на выходе формирователя 16 имеет вид: If 1Г К4 (tgiF с Я ) У где К 4 — коэффициент передачи формирователя 16 Это напряжение подается на сигнальный вход второго управляемого делителя 17, на управляющий вход которого подается сигнал с синхронизирующего выхода СВЧ-генератора 1. В зависимости от частоты СВЧ-генератора 1 меняется коэффициент передачи второго управляемого делителя 17 напряжения по закону: И и Kff К У ctgg— ff где К, — коэффициент передачи второго управляемого делителя 17 при Л, =Л,„. То гда сигнал на выходе второ го управляемого делителя 1 7 имеет вид: К; tgIF ° Напряжение U, с выхода второго управляемого делителя 1 7 подается на вход арктангенсного преобразователя l8, выходное напряжение которого пропорционально фазе коэффициента отражения где К вЂ” коэффициент передачи арктангенсного преобразователя 18. т((нный це I ектор, и (и гово>1 II.>I.T(>, нпн<.нный Hf(1(J(f(f vfff((lff Д< т< кз< 1 . пеР11 л и р я >л е ни е I I подл < т < H >(H 311(Л н у;1 ) « f<>p 19, IllvÄ(JIH кот<)p<)1<) грлз!чиру< 7 ся нспоередг7 HE HI(<) H эн<) ч» пняx Ч, 17 <) изгот<>нпения по < рл1«нен(«><) c нези(неll рл <. оедине н <. упрл вляющим входом ffepв<)го управляем<>гс пелителя напряжения, выход СВЧ-кг>1<лгутлторл подклз<)чен к входу квадратичного деть кторл, вь;— ХОД ПОЛОСОВОГО фИЛЬ7Ра ПоДГ<>ЕДИНЕ K иэ мерительному входу <Ьл эоме 7 р 7, а ВЫХОД ЧЕТЬ(РЕX ) IЕМ» l(7>f<) 1 r) Д 7 <ЧИК Л Я ВЛ «((ТС Я ВЬIХОДОМ ДЛЯ П(>Л К((f»)
Ф о р м у л а и з о р е т е и и я Измеритель f«)vf(J(ex<- го коэффици— ента <>трлжения, содержащий последо— вательно соединг(и(ые СВЧ-генератор и четырехзлементный датчик, подсоединенный к сигнальным входлм СВЧ-коммутатора, посредством элементов свя«и, последовательно соединенные квлдрл— Составитель 1<,, Кро:пп Техред Л. (злий Я((к Редактор I. Пчолинская Корректор С.Черни Заказ 6604/52 Тирлж 714 Подписное ВНШ1П11 Госудлр<.тг«HH )го комит<. за по н э)э< р» т< ниям и открь(тням при ГКНТ СССР 1 1.1ОЗ ), Мо(к(3.3, )I(- 1 ), .» Луш< к,эя н;3(> ., л . 4 /5 Произ водс гне и н -и->дятел ьс кий к )мйинлт II;Iт<»(т", г, Ужгор»)д, ул . Гагарина, 101 по з в< ляет применять линейную грлдуи— 5 р<)нку шкапы. )То длет и(эм< жно(ть СНИЭИтЬ тРЕ<)ОH7!(3(ß ПО Tr)r(ffé, грлдуировкл котор< и 1«еде тся с уч< т<>11 (л(тотиой состлB (яющ< 11 10 (< ctp 3 — 8 Благ<>даря ч»«стотно-.«лни< имой корРЕКЦИИ фа.«оВЬ(Х СДВИГОВ Л(С)КДУ ЭЛЕМЕНтами 4, 5, 6, 7, котор ff< осуществляется c помои(ьь втор<) го управляем(го делителя 17, формир<>в;(теля 16 и лрктлнгенсног<) преоГ)рл 3< «лтеля 18, п<>вышается 7оч!(ос т(, и змер< ния флэы кс> ффи1(иент<3 отражения и широк<)й полосе ЗП I К<>И ПОЛОСЕ ЧЛСТОт, HI(X(ьl(n соединенные формир<»<:1 тель функции 7 лнге са, второй управляемый делитель напряжения, управляющий вход кс)тop<)l подключен к cfff(xp<) 1(3(3(pyf()f(I» выходу СВ 1-генератора, и лрк гангенсный пре1 <>()p;f зовлтель с(единеп с входом индиклт< рл флэы.
