Измеритель коэффициента передачи невзаимного свч- четырехполюсника
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при аттестации невзаимных СВЧ-четырехполюсников. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Для достижения цели в измеритель введены два направленных ответвителя 15, 22, фазовращатель 16, аттенюатор 17, циркулятор 18, управляемый фазовращатель 19, короткозамыкатель 20, двунаправленный ответвитель 21 и две согласованные нагрузки 23, 24. Перед началом измерений проводится балансировка измерителя. Изменение коэффициентов передачи фазовращателя 8 и аттенюатора 9 относительно их значений при балансировке соответствует модулю и фазе коэф. передачи исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 в прямом направлении. Изменение коэффициентов передачи фазовращателя 16 и аттенюатора 17 относительно их значений при балансировке соответствует произведению комплексных коэффициентов передачи четырехполюсника 4 в прямом и обратном направлениях. Измеритель позволяет определять комплексные коэффициенты передачи независимо от их уровня развязки. Если провести калибровку детекторов по уровню падающей мощности, то можно измерять дополнительно модули коэф. отражения от входа и выхода четырехполюсника. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 R 27/32
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4382825/24-09 (22) 23.02,88 (46) 30.01.90. Бюл. ¹ 4 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) В.В.Саламатин, А.В.Мельников и А.Б.Кондрашихин (53) 621.317.341(088.8) (56) Елизаров А.С. Автоматизация измерений параметров лийейных невэаимных СВЧ-четырехполюсников. — Y..: Сов. радио, 1978, 5 2 3, с. 41.
Авторское свидетельство СССР № 1442962, кл. G 01 В. 27/32, 20.03.87, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦ1ЖНТА ПЕРЕДАЧИ НЕВЗАИ1%0 ГО СВЧ-ЧЕТЬРЕХПОЛОСНИКА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и м.б. использовано при аттестации невзаимных СВЧчетырехполнсников. Цель изобретения— расширение диапазона измерений. Для достижения цели в измеритель введены два направленных ответвителя 15, 22, фазовращатель 16, аттенюатор 17, цирЛ0.» 1539685 А1
2, кулятор 18, управляемый фазовращатель
19, короткоз амыкатель 20, двунаправленный ответвитель 21 и две согласованные нагрузки 23, 24. Перед началом измерений проводится балансировка измерителя. Изменение коэффициен- тов передачи фазовращателя 8 и аттенюатора 9 относительно их значений при балансировке соответствует модулю и фазе коэф. передачи исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 в прямом направлении. Изменение коэффициентов передачи фазовращателя 16 и аттенюатора 17 относительно их значений при балансировке соответствует произведению комплексных коэффициентов передачи четырехполюсника 4 в прямом и обратном направлениях. Измеритель позволяет определять комплексные коэффициенты передачи независимо,от их уровня развязки. Если провести калибровку детекторов по уровню падающей мощности, то можно измерять дополнительно модули коэф, отражения от входа и выхода четырехполюсника. 1 ил.
1539685
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при аттестации невэаимных СВЧ-четырехполюсников.
Целью изобретения является расширение диапазона измерений.
На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя коэффициента передачи невзаимного СВЧчетырехполюсника, Измеритель коэффициента передачи ! невзаимного СВЧ-четырехполюсника -,со" держит последовательно соединенные . генератор 1,вентиль 2, последователь-115 но соединенные первый двунаправленный ответвитель 3 и исследуемый СВЧ-четырехполюсник g, последовательно соединенные второй двунаправленный ответ-, витель 5, первый детектор 6 и первый индикатор 7, подсоединенные к второму выходу первого ответвителя Зрпосле.довательно соединенные первый фазо вращатель 8 и первый аттенюатор 9, выход которого соединен о вторым выхо«! дом второго двунаправленного ответви-, теля 5, а также первый управляемый фазовращатель 10 с установленным на выходе первым короткозамыкателем 11, второй детектор 12, соединенный с 30 вторым индикатором 13, и генератор
14 близкой частоты, соединенный с уп-! равляющим входом первого управляе-! мого фазовращателя 10, первый направ,. ленный ответвитель 15, к первому вы- 35 ходу которого подключены последовательно соединенные второй фазовращатель 16, второй аттенюатор 17 и цир кулятор 18, подключенные к второму плечу циркулятора 18 последователь- 40 но соединенные второй управляемый фазовращатель 19 с установленным на выходе вторым короткозамыкателем 20, подключенный к третьему плечу циркулятора 18 третий двунаправленный 45 ответвитель 21, подсоединенный между выходом исследуемого четырехполюсника 4 и входом второго двунаправленного ответвителя 5 второй направ- ленный ответвитель 22, согласованную 50 нагрузку 23, присоединенную к первому выходу третьего двунаправленного ответвителя 21, согласованную нагрузку 24, присоединенную к третьему вы- ходу второго двунаправленного ответ- 55 вителя 5.
В качестве индикаторов 7 и 13 мо.— гут быть использованы осциллографические индикаторы или вольтметры пиковых значений, а в качестве второго направленного ответвителя 22 — трехдецибельный направленный ответвитель.
Измеритель коэффициента передачи невзаимного СВЧ-четырехполюсника работает следующим образом.
СВЧ-излучение от генератора 1 через вентиль 2 попадает в первый направленный ответвитель 15, откуда частично проходит во второй опорный канал, образованный вторым фазовращателем 16, вторым аттенюатором 17 и циркулятором 18 с присоединенными к его плечу вторым управляемым фазовращателем 19 и вторым короткозамыкателем 20, а частично попадает через первый двунаправленный ответвитель
3 в исследуемый СВЧ-четырехполюсник
4 и первый опорный канал, образованный первым фазовращателем 8 и первым аттенюатором 9. Сигнал, прошедший через исследуемый СВЧ-четырехполюсник 4, во втором направленном ответвителе 22 делится пополам: одна часть. сигнала проходит во второй двунаправленный ответвитель 5, где склады7" вается с сигналом первого опорного канала, а другая часть через первый управляемый фазовращатель 10 отражается от первого короткозамыкателя 11 и проходит через исследуемый четырехполюсник 4 в обратном направлении, а далее через первый двунаправленный ответвитель 3 проходит в третий двунаправленный ответвитель 21, где складывается с сигналом второго опорного канала.
Перед началом измерений прово-.— дится балансировка измерителя. Для этого вместо исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 в тракт включается отрезок регулярного волновода известной геометрической длины. С помощью первого фазовращателя 8 и первого аттенюатора 9 добиваются минималь.ного сигнала по первому индикатору
7, а с помощью второго фаэовращателя
16 и второго аттенюатора 17 — минимального сигнала по второму индикатору 13. После этого включают в тракт исследуемый СВЧ-четырехполюсник 4 и снова добиваются минимальных показаний первого и второго индикаторов.
Изменение коэффициентов передачи первого фазовращателя 8 и первого
1539685 аттенюатора 9 относительно их значений при балансировке соответствует модулю.и фазе коэффициента передачи
,(6å3 учета электрической длины отрез,ка регулярного.волновода) исследуемо:го СВЧ-четырехполюсника 4 в прямом ,направлении. Изменение коэффициентов передачи второго фазовращателя 16 и второго аттенюатора 17 относительно
:;их значений при балансировке соот,ветствуют произведению комплексных коэффициентов передачи исследуемого ,СВЧ-четырехполюсника 4 в прямом и обратном направлении, а модуль и фаза коэффициента передачи СВЧ-четы.рехполюсника в обратном направлении
1 . определяются с учетом измеренных :модуля и фазы коэффициента передачи в прямом направлении.
Сигнал, подаваемый на первый детектор 6, определяется из соотношения
1 х s Гкм) ю где E комплексная амплитуда сигнала генератора;
S> S,е и d,=d„е " коэффициент передачи и п ер еходно е ослабление первого двунапвавлец ного ответвителя 3;
Б Я е и d =d БзЯзе - и Й =Й е коэффициент пе1 9 ä . з редачи и переходное ослабление первого направленного ответвителя 15; 4 5 и <=d>e передачи и переходное ослабление второго направленного ответвителя 22; с,„ „,е + - коэффициент передачи последовательно соединенных первого фазовращателя 8 и первого аттенюатора 9; iV fГ„ =Г, е " - коэффициент отражения выхода СВЧ-четырехполюсни.ка 4; 1Чф, Г„,=Г,е "- коэффициент отражения первого короткозамыкателя 11 с учетом вносимого фазового сдвига первого электрически управляемого фазовра,щателя 10; Г = е "P- коэффициент передачи иси 1Wп пр пр следуемого СВЧ-четырехполюсВо время балансировки вместо исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 в тракт включается отрезок регулярного волновода. Предполагая отсутствие в нем потерь, в выражения (1) и (2) подставляют Г 2fte 1 "пр= "оар=1 ехр(1 и Г Г д0п 2й где — — электрическая длина отрезка Лп регулярного волновода, а сигналы на детекторах имеют вид 4Ь .к Е>, =Е, S fd,c,d> exp(i(y,+ ср+,+р„)Д+ Е = Ег Екал!.a Sc d 45 + <<))+S +y +y+ — -))) 2 ге (4) с Учетом Г д,=Г„ = 1 50 .Очевидно, минимальный сигнал на первом индикаторе 7 имеет место при условии Б1 S 2.S5 С и й 1 2 55 2Яе = y + y + + — — +7!1 - y - Ф1 1 1 Б 3 (у1 с/у (5) Условие балансировки по второму индикатору 13: ника 4 в прямом направлении:. (от генератора 1) . Сигнал, подаваемый на второй детектор 12, имеет вид 9 1= с г Рз "аФ с кзА Бз Б к 1 qSq? " ;у iV Где Б и. Я 4е и Й Й e коэффициент передачи и переходное ослабление третьего двунаправленного ответвителя 21; 1Чг Г„;Г„е - коэффициент отражения входа СВЧ-четырехполюсника .4; Б =Я е — коэффициент передачи между плечами циркулятора 18; л Ч » ,,е - коэффициент передачи последовательно соединенных 20 второго фазовращателя 16 и . второго аттенюатора 17; ! л -n Чдб = е г- коэффициент передачи исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 в обратном направлении (от короткозамыкателя 11 к генератору 1). 1539685 z. л Д 11 1 4 с + 2 11е Ч =V +y +211 +V + 111+ - — +11- d -2qфг 1 3
Затем в тракт включается исследуемый СВЧ-четырехполюсник, 4. Сигнал на первом детекторе 6 в этом случае имеет вид Eg1=Е,S3Р, i d ехРl (4 g +Ч,+ 1 И) 3 81 Пр s5 S Р (1 1 П г 1 ) 1 и представляет собой в общем виде умму двух сигналов, один из которых промодулирован по фазе генератором ! 4 низкой частоты. Амплитуда сигнала, снимаемого с первогодетектора 6, будет меняться с частотой, кратной частоте генератора 14, до тех пор, пока присутствуют оба сигнала. С помощью первого фазовращателя 8 и первого аттенюатора 9 добиваются минимальной амплитуды огибающеу ам-, плитудно-модулированного сигнала на экране первого (осциллографического), индикатора 7. При этом устраняется влияние переотражений от выхода ис30 следуемого СВЧ-четырехполюсника 4 на погрешность измерения коэффициента передачи в прямом направлении. Тогда модуль и фаза коэффициента передачи исследуемого СВЧ-четырехполюс 35 1 ника в прямом направлении из (7) с учетом балансировки (5}определяются по изменению коэффициента передачи первого фазовращателя 8 и первого аттенюатора 9 относительно баланси- 40 ровки по первому индикатору 7; I и и л< а1 1 а1 л у I а1 где л4 — изменение коэффициента пере-, .45 а1 дачи (ослабления) аттенюатора 9; 211 е = — - + Г Вв . ф 50 где 4)" =(cp — ср ) — изменение фазовоф ф1 ф1 го сдвига, вносимого первым фазовращателем 8. г При включенном в тракт исследуемом СВЧ-четырехполюснике 4 сигнал 55 на втором детекторе 12 имеет вид + +2 + +211,1+ +11,1, + ч 4))j +fг 83ь 11х1 (11 84 (8) и представляет собой амплитудно-модулированный сигнал. С помощью второго фазовращателя 16 и второго аттенюатора 17 добиваются минимальной амплитуды огибающей амплитудно-модулированного сигнала на втором индикаторе 13, что соответствует наличию на втором детекторе 12 только сигнала, отраженного от входа СВЧ-четырехполюсника 4. Разница комплексных коэффициентов передачи второго фазовращателя 16 и второго аттенюатора 17 во втором опорном канале в этом случае и в случае балансировки без исследуемого СВЧ-четырехполюсника 4 <1" = 1 г/ g аг соответствует произведению комплексных коэффициентов передачи невзаимного СВЧ-четыр ехполю сник а 4 в пря мо м и обратном направлениях: авг= „ 7 в Тогда модуль и фаза коэффициента передачи исследуемого СВЧ-четырехполюс-, ника 4 в обратном направлении ! n lf of г л obP 9 "tlP . 411 е >В Р,11 фг пР в Предложенный. измеритель поз воля ет определять комплексные коэффициенты передачи невзаимных СВЧ-четырехполюсников независимо от их уровня развязки. Если провести калибровку первого и второго детекторов по уровню падающей мощности, то можно измерять дополнительно модули коэффициентов отражения от входа и выхода невзаимного СВЧ-четырехполюсника. Формула из обретения Измеритель коэффициента передачи невзаимного СВЧ-четырехполюсника, содержащий генератор, последовательно соединенные первый двунаправленный ответвитель и исследуемый СВЧ-четырехполюсник, последовательно соединенные второй двунаправленный ответвитель,.первый детектор и первый индикатор, последовательно соединенные первый фазовращатель и первый аттенюатор, включенные между вторыми выходами. первого и второго двунаправлен4 ных ответвителей, последовательно 9 1539685 10 соединенные первый управляемый фазо- подключенная к третьему выходу втовращатель и первый короткозамыкатель, рого двунаправленного ответвителя последовательно соединенные второй - и второй направленный ответвитель, детектор и второй индикатор, а так- вход которого подключен к выходу ис5 же генератор низкой частоты, выход следуемого СВЧ-четырехполюсника, которого соединен с управляющим вхо- первый выход соединен с входом втодом первого управляемого фазовраща- ро го д вунаправл енно го о тв етвит еля, теля, отличрющийсятем, а второй выход — с входом первого что, с целью расширения диапазона 10 управляемого йазовращателя, при этом измерений, введены последовательно, вход первого направленного ответвисоединенные первый направленный от- теля подключен к выходу генератора, ветвитель, второй фазовращатель, а второй выход соединен с входом пер второй аттенюатор, циркулятор, вто- вого двунаправленного ответвителя, рой управляемый фазовращатель и вто- 15 третий выход которого соединен с второй короткозамыкатель, последователь- рым выходом третьего двунаправленноно соединенные третий двунаправлен- го ответвителя, третий выход котороный ответвитель, вход которого сое- го соединен с входом второго детектодинен с третьим плечом циркулятора, ра, а управляющий вход второго управи первая согласованная нагрузка, а 20 ляемого фазовращателя подключен к также вторая согласованная нагрузу;а выходу генератора низкой частоты. Составитель В.Поротов Редактор М.Циткина Техред M.Ходанич Корректор Н.Король Заказ 215 Тираж 541 Подписное ВЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101d d, Я+ехргi(y>+y +2 р . 
