Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника свч

 

Изобретение относится к радиоизмерениям на СВЧ. Цель изобретения упрощение реализации. Устройство содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюсник 5 СВЧ,согласов иные отключатели 6-8, силфазные сумматоры 9 и 10,квадратурный .тель 1 1 , сопасозанную нагрузку 12 и индикатор 13. Измерение и калибровку проводят при различных сочетаниях режимов Включено - Выключено согласованных отключателей 6 - 8, снимая при этом показания индикатора 13 и рассчитывая по ним искомый комплексный коэффициент отражения . Поскольку неидеальность входящих в состав устройства СВЧ-узлов интегрально учитывается в процессе калибровки, достигается высокая точность измерений без использования прецизионных и дорогостоящих СВЧ-элементов. 1 ил. с Ј (I С о: tc ев 5 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ0.1ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4603885/09 (22) 09.11.88 (46) 07.02.91. Бюл. У 5 (71) Горьковский политехнический институт (72) А.Н.Зайцев и С,В.Логачов (53) 621.317.041 (088.8) (56) Приборы и техника экспери— мента, 1988, У 5, с. 89-91.

Техника средств связи. Сер.

Радиоиэмерительная техника, 1988, вып. 4, с. 82-94. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КО11 ПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

ДВУХПОЛ10СНИКА СВЧ (57) Изобретение относится к радиоизмерениям на СВЧ. Цель изобретения— упрощение реализации. Устройство содержит генератор I СВЧ, направлен„„SU„„1626) 94 А 1 ные ответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюснпк 5 СВЧ,согласов, нные отключатели 6 — 8, си;фаз— ные умматоры 9 и 10 квадратурный де .тель 11, согласованную нагрузку

12 и индикатор 13. Измерение и калибровку проводят прн различных сочет;— ниях режимов Включено" — Выключено" согласованных отключателей 6

8, снимая при этом показания индикатора 13 и рассчитывая по ним искоmm комплексный коэффициент отражения ° Поскольку неидеальность входящих в состав устройства СВЧ-узлов интегрально учитывается в процессе калибровки, достигается высокая точность измерений без использования грецизионных и дорогостоящих СВЧ вЂ элементов. 1 ил.

1626194

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениям на СВЧ, и может использоваться для измерения комплексного козффициен5 та отражения (ККО) линейных и нелинейных СВЧ-объектов.

Целью изобретения является упрощение реализации.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измерения ККО двухполюсника СВЧ °

Устройство содержит генератор 1

СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый 2 и второй 3 направленные ответвители (НО), вентиль

4, исследуемый двухполюсник 5 СВЧ, первый 6, второй 7 и третий 8 согласованные отключатели, первый 9 и второй 10 синфазные сумматоры,квад- 2р ратурный делитель !1, согласованную нагрузку 12 и индикатор 13.

Устройство работае г следующим образом.

Гармоническое колебание генера- 25 тора 1 через первый НО 2, вентиль 4, второй kIO 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника 5 СВЧ. Колебание, пропорциональное амплитуде падающей волны, с от ветл..lstettIего выхода 3р первого 110 2 через первый согласованный отключатель 6 поступает на второй вход первого синфазного сумматора 9.

Колебание, пропорциональное амплитуде отраженной волны, поступающее с ответвляющего выход» второго НО З,делится примерно в р»вной пропорции квадратурным делителем 11. Колебания с выходов последнего через второй согласованный откпючатель 7, второй 4р синфазный сумматор 10 и через третий согласованный отключатель 8, второй синфазный делитель 1О соответственно поступают на первыи «ход первого синфазного сумматора 9. 45

В зависимости o l состояния согласованных отключатез|ей 6 — 8 на индикатор 13 подаются следующие нормированные колебания:; огласованные отключат ели 7 H 8 tt» oJIRTc!t B cocTQHHHH

ll lt

Отключен, со| л» соя»нные отключатели 6 — в cocтоянии "Включен", тогда

X(t) = UcosÖt, (1)

55 где U> Я вЂ” ами,п(туп1 и чlcToTB колебания соотяе cr (»(но, согласованные отключат ltl 6 и 3 находятся в состоянии (ть 1 «еll гласонанный отключатель 7 — в состоянии "Включен", тогда

Y«(t) = С,cos(gt +\f1) +

II

+ W С „cos(igt + ф ), i=2 (2) где С « — амплитуда колебания первой гармоники;

Ц вЂ” фаза колебания первой гармоники по отношению к

x(t);

7 (t) = qC,cos(Qt + (P + Q) + ! (+, С cos (igt + Ч"; + g, ), 1= (3) где qC(— амплитуда первой гармоники; коэффициент, учитывающий неравномерность деления амплитуды входного сигнала квадратурным делителем 11; фаз овый сдвиг, вносимый квадратурным делителем 11 на первой гармонике; амплитуды высших гармоник; фазовые сдвиги, вносимые квадратурным делителем 1! на высших гармониках, согласованные отключатели 6 и 7 находятся в состоянии Включен, согласованный отключатель 8 — в состоянии

"Отключен", тогда

Z((t) = X(t) + Y(,(t), (4) согласованные отключатели 6 и 8 находятся в состоянии Включен", согласованный отключатель 7 — в состоянии

"Отключен««, тогда

Z2(t) = X(t) + Y2(t). (5)

При подаче на вход индикатора, представляющего собой ваттметр, сигналов (1) — (5) его показания соответственно равны

Р(=U /2, (6)

Р2 С «/2 + P(«

2 (7)

P> =. q C

1« — число высших гармоник, согласованные отключатели 6 и 7 находятся в состоянии Отключен, согласованный отключатель 8 — в состоянии Включен, тогда,1626 (9) + UC j cos g+ ? j-< Р

РР =U /2+ С,/2+

194 6

Кроме того, производят дс1псчнитечьное измерение при гключеннь.х согласованных отключателя:.. 7 и Ы и с Рк

Р, = U /2 + q С,/2 +

+ qUC

Из соотношений (9) и (10) с учетом (6) — (8) выразим следующие величины;

С cosy = (P -Р2-Р ) 2Pj Р (11) (C,sing = (P> + Р1 — Р +

+ 2P q C c o s 1/c D s g) / 2P q s i s g. 1 1 2 )

Так как СВЧ-тракт не являетс» идеальным, то первая гармоника колебания 7 ) (t) пропорциональна линейной комбинации первых гармоник падающей а < и отраженной b< волн

С1 = at а, +pb,. (13)

Колебание, поступающее с ответвляющего выхода первого НО 2,пропорционально амплитуде падающей волны

U =y а,. (14)

Поделим (13) на (14) и из полученного отношения выразим искомый ККО (Г = Ь|/a< ) исследуемого двухполюсника 5

Г = К,С,/U — К2, (15) где К1 = б(/p К2 = g//3 — калибровочные константы; отношение C/U вычисляется по формуле

С/C. C cosg/ГРР, + jC,sisi///2Р1, (16) где j = -1.

Для определения калибровочных констант КР и К производится калибC. ровка. С этой целью вместо исследуемого двухполюсника поочередно подключаются две образцовые линейные

1 нагрузки с известными KKO i< и Г, Р измеряются мошности P -P и вычисля5 ются отношения (С/U)1 и (С/U)2 в соответствии с (16), Для одной из нагрузок, например для первой, вычисляют из (7) и (8) с учетом того, что P. < P« = О,величину q которая равна (17} люченном согласованном отключателе

6. Показание индикатора 21 в этом случае равно

Рб = С,/2 + q С,/2 + qC cosg),(18

2 2 2 „г о.куда точное значение (1 11 =+ srccos f/PS — Р— P, ) /2 s. Р, „, Г -1 (19) где знак выбирается по приближению известной величины 111

-Записав для каждой образцовой нагрузки соотношение (.15), получим линейную систему уравнений с двумя

4 неизвестными Кг и <...Разрешив эту систему относительнР) К 1 и К2, получим к г,— (С/U)<

2 г — (70), (20) 1

2 Г2Р (211

I à .I ), (22) где КК0 образцового ваттметра Г определяется по формуле (15}.

45 Выразим из (14) величину а,/ с учетом (6)

/й,/ - 2P, /К„<гЗ) где К3=- /ф(.

50 Подставляя в (23) вместо /аР / величину /àq,J, определим К» позволяющую по показанию Р ваттметра контролировать уровень падающей волны.

Неидеальность СВЧ-узлов, входящих в состав устройства.для измерения

ККО двухполюсника СВЧ, интегрально учитывается в процедуре калибровки, обеспечивающей повышенную точность измерений без использования прециЬ где отношения (С/U)/2 вычисгяются по формуле (16) для каждой обраэцовой нагр.зки.

При проведении измерений величины

q, p и К, К2 счи)аются известными, При измерении KKO челинейных СВЧобъектов требуется знать уровень паI дающей волны /а, j, C этой ц лью опре35 деляется третья калибровочная константа К> при подключении вместо исследуемого двухполюсника 5 образцового ваттметра. Показание образцового ваттметра Р связано с уровнем падающей

40 волны / àoI соотношением

1626194 эионных и дорогостоящих СВЧ-элементов.

Составитель Ii. Кромин

Редактор И.Горная Техред М.яндык Корректор ii.Муска

Тираж 403

Подписное

Заказ 276

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям прн ГКНТ СССР

11303S Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для измерения комплекс5 ного коэффициента отражения двухполюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый направленный ответвитель, к выходу ориентированного на падающую волну вторичного канала которого подсоединен первый согласованный отключатель, и вентиль, второй направленный ответвитель, выход первичного канала которого служит для подсоединения исследуемого двухполюсника СВЧ, а к ориентированному на, отраженную волну выходу вторичного канала подключен делитель, первый сумматор, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, а выход последнего — с входом индикатора, и второй согласованный отключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения реализации, выход первого согласованного отключателя соединен с вторым входом второго сумматора, вход второго направленного ответвителя соединен с выходом вентиля, а к ориентированному на падающую волну выходу его вторичного канала подсоединена введенная согласованная нагрузка, первый выход делителя соединен с первым входом первого сумматора через второй согласованный отключатель, а второй выход делителя соединен с вторым входом первого сумматора через введенный третий согласованный отключатель,причем делитель выполнен квадратурным, а сумматоры — синфазными.