Способ определения комплексного коэффициента отражения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к радиоизмерениям на СВЧ, Цель изобретения - упрощение способа и устройства его осуществления. При определении комплексного коэффициента отражения (ККО) измеряют мощность падающей волны, мощность линейной комбинащл сдвинутой на определенный угол и уменьшенной по амплитуде падающей волны и первой гармоники отраженной вопьы. Измеряют мощность суммы падающей волны и линейной комбинации и проводят вычисление. Устройство для реализации способа содержит генератор 1 СВЧ, направленный ответвнтель 2, фильтр 3 нижних частот,ИССЛУ- дуемый двухполюсник 4 СВЧ,квадратурный делитель 5, выравнивающий отрезок 6 линии передачи, синфазные сумматоры 8 и 9, согласованные отключатели 10 и 11 и индикатор 12. Измерения проводят при различных сочетаниях режимов Включено - Выключено согласованных отключателей 10 и II, при этом снимают показания индикатора 12, по которым вычисляют величину ККО. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!!) 51) 5 G 01 R 27/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4618584/09 (22) С9 ° 1 . 88

< 46) 07,02.91. Бюл. У 5 (71) Гор1 ковский политехнический институт (72) А.H.Çàéöåâ (53) 621."- 17.041 (088.8) (56) Приборы и техника эксперимента, 1988, 11 5, с, 89 91.

Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительн ая т ехник а, 988, вып.4, с. 82-94. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО

КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоизмерениям на СВЧ, Цель изобретения — упрощение способа и устройства его осуществления. При определении комплексного коэффициента отражения (ККО) измеряют мощность падающей волны, мощность линейной KQMGHHilllië

I сдвинутой на определенный угол и уменыпенной по амплитуде падающей волны и первой гармоники отраженной воины. Измеряют мощность суммы падающей волны и линейной комбинации и проводят вычисление. Устройство для реализации способа содержит генератор I СВЧ, направленный ответвитель 2, фильтр 3 нижних частот,иссле— дуемый двухполюсник 4 СВЧ,квадратурный делитель 5, выравнивающий отрезок 6 линии передачи, синфазные сум маторы 8 и 9, согласованные отключатели 10 и 11 и индикатор 12. Измерения проводят при различных сочетаниях режимов "Включено — Выключено" согласованных отключателей 10 и 11, при этом снимают показания индикатора 12, по которым вычисляют величину

ККО. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1626195

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

Целью изобретения является упрощение реализации способа, На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для определения ККО днухполюсника

СВЧ, которое содержит генератор I

СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала. направленный отнетвитель

2, фильтр 3 нижних частот, исследуемый двухполюсник 4 СВЧ, делитель 5, выполненный квадратурным, выранни— вающий отрезок 6 линии передачи,аттенюатор 7 с регулируемой величиной ослабления, первый 8 и второй 9 сумматоры, выполненные синбазными,первый 10 и второй 11 согласованные отключатели и индикатор 12, реализованный в виде наттметра. 25

Способ определения ККО двухполюсника СВЧ осуществляется следующим образом.

Иэ измерительного тракта, где н опорной плоскости исследуемого нелинейного днухполюсника и сушествуют полигармзнические падающая a(t} и отраженная Ь(ь) волны, фильтруют и ответвляют их первые гармоники (3) причем

+ Ь, + /ь,, h ! (а, !

П 01 (1 ) 35 (2) Uo!

\ где ды первых гармоник ответнленньг< колеба- 40 ний; комплексные амплитуь, а

45 циенты, 50

sing g

55 и п где знак + перед квадратпым корнем в формуле для синуса берется при (11) О, а знак "-в при(;. О.

Из (7) и (8) получаем величину Р

Kc>nU1E KcHb1p амплитуды первых гармоник падающей и отраженной волн н опорной плоскости; комплексные частотно-зависимые коэффипричем

/

/tII/ = /f/ = О.

Сформируем колебание U как cvM5 му колебания U, и колебания сдвинутого по фазе на угол Ы где р

3 и /4 /g/ < — — —, и измененного по амплитуде в q раз:

5Ч

Уо, + оц е

П1

/U,/ (q /U „ / ° /s in//. (4)

При этом условии фазовый сдниг между колебаниями U- u U и имеет постоян!!1 ный знак при любой фазе колебания

В частности, для g) 0 этот haэовый сдвиг (всегда положителен при любой фазе колебания Uo,,oáóñëoâленной фазой ККО исследуемого устройства.

Таким образом, с учетом заданного диапазона измерений по модулю KKO /Г/, например О й/Г/ + 1, при максимальной величине /Г/ и, следовательно, максимальной амплитуде /1 / из усо! ловия (4) находится допустимая минимальная величина q, Целесообразно выбрать величину q с некоторым запасом, однако черезмерно большая величина q снижает точность измерений.

Поделив (3 ) на (1 ), и."я е и !

ПБюп, — (3 а + 3 Ь1}/ «1 +pb, }В где = | + gqe — + p e ! !

1з (5) выразим HcKoMbN KKO Г = Ь /а

Г = (p — К,)/(К, — 7К,), (6) где } = Ug/U«К, = /р/;

К = l /N; К = P/С(— ка иброночные к .нстанты.

Измерим мощности волн Г и U!,, а также мощность их суммь!:

«/2, Рг = Пь/", (7) 2 г

U„,/2 + U>/2 + U„, U соз(, где волны U«и П пола . ются нормированнымии.

Из (7) следует

cos(p = (P> — Рг — P, }/АР< Р2, (8) 1626195 (9) () = Р Р /Р (соя(+ 1в1п ), подстановка которой в (6) при известных калибровочных константах К К

1 в 2 .1

К позволяет получить искомый KKG Г по формуле с

Г

Для определения калибровочных констант в каждой частотной точке проводится стандартная калибровка по трем образцовым нагрузкам с известными ККО Г,, Г, Г . При поочередном подключении их к измерителю соотношение (6) порождает систему из трех линейных алгебраических уравнений с тремя неизвестными К<, К2, К, имеющую единственное решение. В идеаль- 20 ном случае при P = 0 константа K =

= 0 и для калибровки достаточно двух образцовых нагрузок.

Устройство для определения ККО двухполюсника СВЧ работает следую- 25 щим образом.

Гармоническое колебание генератора 1 через направленный ответвитель 2 и фильтр 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника 4, в опор- 30 ной плоскости которого возникают полигармонические падающая и отраженная волны, часть энергии которых (энергии первых гармоник) ответвляется направленным ответвителем 2 с

35 переходным ослаблением 3" 30 дБ и конечной направленностью. Сигнал падающей волны, содержащий небольшую долю отраженной волны (-15... — 40 дБ), делится примерно по- щ полам квадратурным делителем 5,сигналы на выходах которого сдвинуты по фазе на угол, приблизительО но равныи 90 и незначительно изменяющийся в диапазоне частот. 45

Электрическая длина каналов между выходами квадратурного делителя 5 приблизительно выравнивается при настройке с помощью выравнивающего отрезка 6 с регулируемой длиной. В силу этого фазовый сдвиг (1 между колебаниями, формирующимися на выходах квадратурного делителя 5, сохраняется и на входе индикатора 12

Сигнал отраженной волны с ответвляющего выхода направленного ответвитепя 2 поступает на первый вход первого синфазного сумматора 8, где суммируется с сигналом падающей волI ны, сдвинутым на угол (и измененным по амплитуде в ц раэ с помощью аттенюатора 7. Величина q соответствующая условию (4), выбирается при настройке следующим образом.

Первым согласованным отключатез ем

10 отключается сигнал на первом входе второго синфазного сумматора 9.

Вместо исследуемого двухполюсника 4 включается короткоэамыкатель с модулем ККО, примерно равным единице.

Аттенюатор 7 включается на максимальное ослабление и индикатором 12 иэмеС ряется мощность P колебания U вхоOt ° дящего в (4) . Затем короткозамыкатель заменяется согласованной нагрузкой с модулем ККО, меньшим 0,1.Ослабление аттенюатора 7 регулируют таким образом,чтобы индикатор 12 регистрировал мощность P второго слагаемого в (3), соответствующего условию (4), т.е.

P sin 1 13Р (10)

При неточно известном или изменяющемся в диапазоне частот угле g условие (1О) обеспечивают с полуторадвухкратным запасом.

Сигнал U> с первого выхода квадра1 турного делителя 5 через выравнивающий отрезок 6 и первый согласованньп отключатель 10 поступает на первый вход второго синфазного сумматора 9, где суммируется с сигналом U, поступающим с выхода первого синйазного сумматора 8 через второй согласованный отключатель 11 на второй вход второго синфазного сумматора .9.

Показание Р1 формулы (7) снимается индикатором 12 при включенном (на пропускание) первом согласованном отключателе IO и выключенном втором согласованном отключателе 11, показание Р— при выключенном первом сог2. ласованном отключателе 10 и включенном втором согласованном отключателе 11, показание P — при включенных согласованных отключателях 10 и 11, По показаниям Р, Р, Р> рассчитывается величина по формуле (9) и искомый ККО по формуле (6). формула изобретения

1. Способ определения комплексного коэффициента отражения, основанный на измерении мощности P(падающей волны, измерении мощности Р линейной комбинации, представляющей

1626195 ла и направленный ответBHTель,делитель, первый и второй сумматоры,индикатор, соединенный с выходом второго сумматора, первый и второй согласованные отключатели, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения реализации, ориентированный на падающую волну выход вторичного канала направленного ответвителя соеди 3 = Рi /Pg

Р> - Р— P<

Ф

2 P<Р2

cos g

sing тот, выход которого служит для подключения исследуемого двухполюсника

СВЧ.

Составитель М. Кромин

Техред M.Äèäûê

Корректор A.Осауленко

Редактор И. Горная

Заказ 276 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ 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, 101 собой сумму падающей волны, сдвинутой на угол (1 ---- + /У/ а ---- и 1 4 " 4 уменьшенной по амплитуде, и первой гармоники отраженной волны, и вычислении, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа,дополнительно измеряют мощность Р суммы падающей волны и линейной комбинации, а вычисление комплексного коэффициента отражения Г осуществляют по формуле

P — К

« — — -в15

Зк3 где К1 Ф К2. КЗ вЂ” постоянные комплексные к оэффициенты, определяемые при калибровке; 20

2. Устройство для определения комплексного коэффициента отражения двух- 30 полюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигна1 нен с входом делителя, а ориентированный на отраженную волну выход, его вторичного канала соединен с первым входом первого сумматора, первый выход делит еля соединен с первым входом второго сумматора через последовательно соединенные введенный выравнивающий отрезок линии передачи и первый согласованный отключатель, второй выход делителя соединен с вторым входом первого сумматора через введенный аттенюатор с регулируемой величиной ослабления, выход первого сумматора через второй согласованный отключатель соединен с вторым входом второго сумматора, при этом делитель выполнен квадратурным, сумматоры— синфазными, а выход первичного канала направленного ответвителя соединен с введенным фильтром нижних час—