Способ измерения активной составляющей комплексного сопротивления

 

Изобретение относится к измерению параметров комплексных сопротивлений на высоких и сверхвысоких частотах и может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений как пассивных, так и активных двухполюсников и многополюсников . Цель изобретения - повышение точности измерения активной составляющей комплексных сопротивлений и уточнения частотного диапазона Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 электромагнитных колебаний, согласующие трансформаторы 2, 6, коммутаторы 3, 5, 8, невзаимный четырехполюсник 4, измеритель 7 мощности, комплексное сопротивление 9 с известной активной составляющей. Результат измерения активной составляющей комплексного сопротивления не зависит от реактивной составляющей этого сопротивления, что позволяет избежать влияния паразитных индуктивностей выводов и контактодержателя Точность измерений не зависит от внутреннего сопротивления генератора 1, от коэффициента передачи независимого четырехполюсника и от частоты, что позволяет использовать способ в любом диапазоне частот . Нет необходимости производить измерение фазы электромагнитных колебаний, что упрощает реализацию способа и уменьшает погрешность измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 R 27/28, 27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4365300/21 (22) 18.01.88 (46) 23.04.91. Бюл. М 15 (71) Винницкий политехнический институт (72) Н. А. Филинюк (53) 681,327.6(088,8) (56) Фрадин А. 3., Рыжов Е. В, Измерение параметров антенно-фидерных устройств.—

М,: Связь, 1972, с, 87.

Кукум В. Д. Электрорадиоизмерения.—

М.: Радио и связь, 1985, с, 301. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ. (57) Изобретение относится к измерению параметров комплексных сопротивлений на

-высоких и сверхвысоких частотах и может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений как пассивных, так и активных двухполюсников и многополюсников, Цель изобретения — повышение точности измерения активной составляющей

".Ы „, 1644048 А1 комплексных сопротивлений и -уточнения частотного диапазона, Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 электромагнитных колебаний, согласующие трансформаторы 2, 6, коммутаторы 3, 5, 8, невзаимный четырехполюсник 4, измеритель 7 мощности, комплексное сопротивление 9 с известной активной составляющей.

Результат измерения активной составляющей комплексного сопротивления не зависит от реактивной составляющей этого сопротивления, что позволяет избежать влияния паразитных индуктивностей выводов и контактодержателя. Точность измерений не зависит от внутреннего сопротивления генератора 1, от коэффициента передачи независимого четырехполюсника и от частоты, что позволяет использовать способ в любом диапазоне частот. Нет необходимости производить измерение фазы электромагнитных колебаний; что упрощает реализацию способа и уменьшает погрешность измерений. 1 ил, 1644048

50

Изобретение относится к области измерений, в частности к измерению параметров комплексных сопротивлений на высоких и сверхвысоких частотах, и может быть использовано для измерения комплексных сопротивлений как пассивных, так и активныхдвухполюсников и многополюсников.

Цель изобретения — повышение точности измерения активной составляющей комплексных сопротивлений и уточнение частотного диапазона.

На чертеже приведена структурная схема установки для осуществления способа.

Установка содержит генератор 1 электромагнитных колебаний, первый согласующий трансформатор 2, первый коммутатор

3, независимый четырехполюсник 4, второй коммутатор 5, второй согласующий трансформатор 6, измеритель 7 мощности, третий коммутатор 8, комплексное сопротивление

9 с известной активной составляющей, измеряемое комплексное сопротивление 10.

Выход генератора 1 электромагнитных колебаний через первый согласующий трансформатор 2 соединен с входом первого коммутатора 3. Один из выходов первого коммутатора 3 соединен с выходом независимого четырехполюсника 4 и первым входом второго коммутатора 5. Выход второго коммутатора 5 через второй согласующий трансформатор 6 соединен с входом измерителя 7 мощности. Второй выход первого коммутатора 3 соединен с вторым входом второго коммутатора 5 и с входом третьего коммутатора 8. Первый выход третьего коммутатора 8 соединен с входом невзаимного четырехполюсника, второй выход третьего коммутатора 8 через комплексное сопротивление 9 с известной активной составляющей — .с входом невзаим ного четырехполюсника 4, третий выход третьего коммутатора 8 через измеряемое комплексное сопротивление 10 соединен с входом невзаимного четырехполюсника 4.

Способ осуществляют следующим образом.

От генератора 1 подают электромагнитные колебания постоянной мощности и частоты через согласующий трансформатор

2 и первый коммутатор 3 на вход коммута. тора 8, выход которого через измеряемое комплексное сопротивление 10 соединяется с входом невзаимного четырехполюсника 4, Выход невзаимного четырехполюсника 4 с помощью коммутатора 5 через второй согласующий трансформатор 6 соединяется с входом измерителя мощности 7. Затем с помощью согласующих трансформаторов 2 и 6 устанавливается ре5

40 жим согласования сопротивления генератора 1 электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника 4 при включенном в его входной цепи измеряемом комплексным сопротивлении 10 и согласования сопротивления измерителя 7 мощности с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника 4 и в этом режиме измеряют мощность Р1(1) электромагнитных колебаний на

его выходе. Затем с помощью коммутатора

8 электромагнитные колебания генератора

1 подают через комплексное сопротивление

9 с известной составляющей на вход невзаимного четырехполюсника, с помощью согласующих трансформаторов 2 и 6 устанавливается режим согласования сопротивления генератора 1 с входным сопротивлением невзаимнаго четырехполюсника

4 при включенном в его входной цепи комплексным сопротивлении 9 с известной активной составляющей, и согласования сопротивления измерителя 7 мощности с выходным сопротивлением невзаимного четы рехполюсника 4, и в этом режиме измеряют мощность Р1(2) электромагнитных колебаний на его выходе. Затем с помощью коммутатора 8 электромагнитные колебания генератора 1 передаются на вход невзаимнога четырехполюсника 4, с помощью согласующих трансформаторов 2 и 6 устанавливается режим согласования сопротивления генератора 1 электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника 4 и согласования сопротивления измерителя 7 мощности с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника 4, и в этом режиме измеряют мощность Р1(3) электромагнитных колебаний на его выходе, Затем электромагнитные колебания генератора 1 через первый согласующий трансформатор 2 и первый коммутатор 3 подаются на выход невзаимного четырехполюсника 4, а измеритель 7 мощности через второй согласующий трансформатор 6 и коммутатор 5 подключается к входу третьего коммутатора 8 и производит измерение мощности P2(1) Р2р) и P2(3) электромагнитных колебаний на входе невзаимного четырехполюсника 4 в режиме согласования сопротивления генератора 1 электромагнитных колебаний с выходным сопротивлением невзаимнога четырехполюсника и согласования сопротивления измерителя 7 мощности с входным сопротивлением невзаимного четырехпалюсника при последовательно подключаемых с помощью третьего коммутатора 8 измеряемого комп1644048 лексного сопротивления 10, комплексного сопротивления 9 с известной активной составляющей и непосредственно входа невзаимного четырехполюсника 4.

По измеренным значениям мощностей

1(1) 1(2) 1(3) 2(1) 2(2) и Р2(3) активная составляющая ReZx комплексного сопротивления может быть определена по формуле

Кух Ку

Беях = ReZo

К,. — Ку где Ку—

2 гР1(з) Рг(з) Б О, 1 гР1(г) Рг(г) Куо

ReZo — известная активная составляющая второго комплексного сопротивления;

Рг — мощность генератора электромагнитных колебаний.

P1(1), Р1р), Р1(3) — мощность электромагнитных колебаний, измеряемых на выходе четырехполюсника в режиме согласования сопротивления измерителя мощности с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника и согласования сопротивления генератора электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника при включении в его входной цепи измеряемого комплексного сопротивления, комплексного сопротивления с известной активной составляющей и при отсутствии комплексного сопротивления соответственно;

Р2(1), Р2(2), Р2(3) — мощность электромагнитных колебаний, измеренных на входе невзаимного четырехполюсника в режиме согласования сопротивления. генератора . электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника и согласования сопротивления измерителя мощности с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника при включении в его входной цепи измеряемого комплексного сопротивления, комплексного сопротивления с известной активной составляющей и при отсутствии комплексного сопротивления соответственно.

При подаче электромагнитных колебаний на вход невзаимного четырехполюсника 4, сопротивление которого согласовано с сопротивлением генератора 1, а сопротивление измерителя 7 мощности согласовано с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника 4, мощность сигнала на его выходе равна

P 1(3) = Рr Кном2(3), 5 ГДЕ Кном1(3) — НОМИНаЛЬНЫй КОЭффИЦИЕНт прямой передачи невзаимного четырехполюсника по мощности.

При подаче электромагнитных колебаний генератора 1 на выход четырехполюс10 ника в режиме согласования мощность сигнала на его входе равна

P2(3) = Рг Кном2(3), ГдЕ Кн»2(3) — НОМИНаЛЬНЫй КОЭффИцИЕНт Обратной передачи невзаимного четырехпо15 люсника по мощности, Аналогичные соотношения получают для режима согласования в случае включения на входе невзаимного четырехполюсника комплексного сопротивления 9 с

20 известным активным сопротивлением

P1(2) = Pr Кном1(2):

Р2(2) = Рг Кном2(2); и измеряемого комплексного сопротивления 10

25 P1(1) = Pr Кном1(1);

Р2(1) = Рr Кном2(1).

Наиболее существенное снижение погрешности измерений достигается за счет . того, что в предлагаемом способе результат о0 измерения активной составляющей комплексного сопротивления не зависит от реактивной составляющей этого сопротивления, что позволяет избежать влияния паразитных индуктивностей выводов и контактоЗ5 держателя, Точность измерений не зависит от внутреннего сопротивления генератора электромагнитных колебаний, от коэффициента передачи невзаимного четы рехполюсника и

40 от частоты, что позволяет испольэовать способ в любом диапазоне частот.

Достоинством предлагаемого способа также является то, что нет необходимости производить измерение фазы электромаг45 нитных колебаний, что упрощает реализацию способа и уменьшает погрешность измерений.

Для реализации способа может быть ис50 пользован пассивный невзаимный четырехполюсник, что позволяет исключить погрешность за счет нестабильности источника питания, В случае, если необходимо, чтобы одна

55 из клемм измеряемого комплексного сопротивления была соединена с общей шиной, в процессе измерений комплексного сопротивления Z1, Z2 поочередно включаются параллельно входу невзаимного четырех1644048 полюсника, последовательность операций способа и его режимы сохраняются.

Способ реализован с использованием кварцевого ГЧ-генератора со стабильностью, использовались согласующие трансформаторы типа Э1 — 46, в качестве невзаимного четырехполюсника применялся ферритовый вентиль типа Э6 — 29, измерение мощности электромагнитных колебаний производилось с помощью термисторного моста типа МЧ вЂ” 1.

Формула изобретения

Способ измерения активной составляющей комплексного сопротивления, включающий подачу электромагнитных колебаний постоянной мощности и частоты на вход невзаимного четырехполюсника с включенным во входной цепи комплексным сопротивлением и измерение мощности электромагнитных колебаний на его выходе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения активной

J составляющеи комплексного сопротивления и уточнения частотного диапазона, измерения мощности электромагнитных колебаний на выходе невзаимного четырехполюсника производят в режимах согласования сопротивления генератора электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невэаимного четырехполюсника с включенным во входной цепи измеряемым комплексным сопротивлением, комплексным сопротивлением с извест-, ной активной составляющей и без подключения комплексного сопротивления и согласования выходного сопротивления невзаимного четырехполюсника с сопротивлением измерителя мощности, для чего, подачу электромагнитных колебаний осуществляют соответственно через комплекс-. ное сопротивление с измеряемой активной составляющей, с известной активной составляющей и без подключения комплексного сопротивления на вход невзаимного четырехполюсника, далее подачу электромагнитных колебаний осуществляют на выход невзаимного четырехполюсника и измерение мощности электромагнитных колебаний производят на входе невзаимного четырехполюсника в режиме согласования сопротивления генератора электромагнит. ных колебаний с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника и согласования сопротивления измерителя мощности с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника при включении в его входной цепи измерительного комплексного сопротивления, затем комплексного сопротивления с известной активной составляющей и при отсутствии комплексного сопротивления, где активная

5 составляющая комплексного сопротивления определяется из выражения

ReZx = ReZo

Уо У

10 где ReZx — активная составляющая измеряемого комплексного сопротивления;

ReZp — активная составляющая известного комплексного сопротивления;

Pr +P13 Р23

2 Р (з) Рг(з) Ух

2 Pi(i) Рг() 20

2 P1(2) P2(2) 25

Р(— мощность электромагнитных колебаний, подаваемых на клеммы невзаимного четырехполюсника;

Р1(1), P1(2), Р1(3) — мощность электромагнитных колебаний, измеряемых на выходе невзаимного четырехполюсника в режиме согласования сопротивления измерителя мощности с выходным сопротивлением невзаимного четы рехполюсника и -согласования сопротивления генератора электромагнитных колебаний с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника при включении в его входной цепи измеряемого комплексного сопротивления, известного комплексного сопротивления и при отсутствии комплексного сопротивления соответственно;

P2(1) P2(2), Р2(3) — мощность электромагнитных колебаний, измеренных на входе невзаимного четырехполюсника в режиме согласования сопротивления генератора электромагнитных колебаний с выходным сопротивлением невзаимного четырехполюсника и согласования сопротивления измерителя мощности с входным сопротивлением невзаимного четырехполюсника при включении, в его входной цепи измеряемого комплексного сопротивления, комплексного сопротивления с известной активной составляющей и при отсутствии комплексного сопротивления соответственно.