Измеритель комплексного коэффициента отражения свч- двухполюсника

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности путем линеаризации шкалы индикатора модуля коэффициента отражения . Измеритель комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсника содержит генератор f СВЧ, направленный ответвитель 2 падающей волны, четырехзондовый датчик 3, исследуемый СВЧ-двухполюсник 4, зонды 5-8 связи, коммутатор СВЧ 9, блок 10 управления, квадратичный детектор 11, коммутатор НЧ 12, полосовой фильтр 13, линейный амплитудный детектор 14, фазометр 15, фильтр 16 нижних частот, измеритель 17 отношений, индикатор 18 модуля и индикатор 19 фазы. Введение ответвителя 2 и коммутатора 12 позволяет линеаризировать шкалу индикатора 18, что позволяет использовать цифровую индикацию, а также расширить функциональные возможности, так как сигнал на выходе фильтра 16 пропорционален уровню падающей мощности, что кроме измерения модуля и фазы коэффициента отражения позволяет измерять и уровень падающей мощности. 2 ил. w I

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690514/09 (22) 01.02.89 (46) 23.09.91. Бюл. М 35 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) И.Л.Афонин, И.К.Бондаренко; Ю,Б.Гимпилевич и Ю.И.Царик (53) 621.317.341 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1350622, кл. G 01 R 27/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

% 1191843, кл. G 01 R 27/06, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ СВЧ-ДВУХПОЛЮСНИКА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности путем линеаризации шкалы индикатора модуля коэффициента отра. жения. Измеритель комплексного коэфИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах встроенного контроля.

Целью .изобретения является повышение точности путем линеаризации шкалы индикатора модуля коэффициента отражения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема измерителя комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсника; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы измерителя.

Измеритель комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсника содержит генератор СВЧ 1, направленный ответви» Ж 1679411 А1 фициента отражения СВЧ-двухполюсника содержит генератор 1 СВЧ, направленный ответвитель 2 падающей волны, четырехэондовый датчик 3, исследуемый СВЧ-двухполюсник 4, зонды 5 — 8 связи, коммутатор

СВЧ 9-, блок 10 управления, квадратичный детектор 11, коммутатор НЧ 12, полосовой фильтр 13, линейный амплитудный детектор 14, фазометр 15, фильтр 16 нижних частот, измеритель 17 отношений, индикатор 18 модуля и индикатор 19 фазы. Введение ответвителя 2 и коммутатора 12 позволяет линеаризировать шкалу индикатора 18, что позволяет использовать цифровую индикацию, а также расширить функциональные возможности, так как сигнал на выходе фильтра 16 пропорционален З уровню падающей мощности, что кроме измерения модуля и фазы коэффициента отражения позволяет измерять и уровень падающей мощности. 2 ил.

М тель 2 падающей волны, четырехзондовый датчик 3; исследуемый СВЧ-двухполюсник

4, зонды 5 — 8 связи, коммутатор СВЧ 9, блок

10 управления, квадратичный детектор 11, коммутатор НЧ 12, полосовой фильтр 13, линейный амплитудный детектор 14, фазометр 15, фильтр 16 нижних частот, измеритель 17.отношений, индикаторы модуля 18 и фазы 19.

Измеритель работает следующим образом.

Сигнал U от генератора 1 поступает через направленный ответвитель 2 и четырехзондовый датчик 3 к исследуемому СВЧдвухполюснику 4 с некоторым комплексным коэффициентом отражения

1679411

05= К5 К6А1, (6) Г= If le, (1) где (Г1- модуль коэффициента отражения; р — фаза коэффициента отражения.

Отраженная волна Uo интерферирует с падающей. Анализ распределения поля осуществляется.с помощью четырех зондов 5—

8, размещенных в различных сечениях четырехзондового датчика 3 так, чтобы фазовые набеги между ними были равны

Л/4 на средней длине волны, Коммутатор 9 по сигналу с блока 10 периодически коммутирует с частотой

И = 2л/Т каждый из выходных сигналов зондов 5 — 8 и сигнал из третьего плеча вторичного канала направленного ответвителя 2 в общий канал. При этом на выходе коммутатора 9 получается сигнал в виде периодической последовательности радиоимпульсов, которые детектируются квадратичным детектором 11.

Выходной сигнал квадратичного детектора 11 является периодической функцией, которая на интервале, равном периоду коммутации Т, имеет вид (см, фиг. 2 а) 8,=,k,k>Tf,(tiII )Г! sin

6 = КгКз0п "йа пРи T/8<4< T/4j

4 =k1k2k3 p(4.I!-I а!г!".срРит/«Ыт/8. г

8s- Р пкдопРи Зт(8<1 т/Я.

> 1 о = "1хг k3 U „(+ !r! -2 (Г)s;n<Р при Т/2< <5Т/В;

Bz=k k,U„k„ Ри 5Т/8 6 sT/4

64 =k< ka !< Од(1 lt I -

1 5 = k k Uï kö0 Лам 7Т /8 с4 ст где K o — коэффициент передачи направленного ответвителя 2;

Ог — амплитуда падающей волны;

t — текущее время;

К вЂ” коэффициент передачи зонда четырехзондового датчика 3 в предположении, что зоны 5 — 8 идентичн ы;

K2 — коэффициент передачи коммутатора 9 в состоянии "включено";

Кз — коэффициент передачи квадратичного детектора 11.

Коммутатор 12 по сигналу с третьего выхода блока 10 коммутирует на вход полосового фильтра 13 сигнал Uz, являющийся периодической функцией, которая на интервале, равном периоду коммутации, имеет вид (см. фиг. 26) г

4 г!<ъ!<4! п(1+!Г! + )Г!5 og)ЛРИО<

"ю "<<3k40„(1Г! — с)Г(co5$) РрИ 3T/4<+<7Т/Я

10 где К4 — коэффициент передачи низкочастотного коммутатора 12 в состоянии "включено", Полосовой фильтр 13 выделяет первую

15 гармонику выходного сигнала коммутатора 12, Выходное напряжение О+полосового фильтра 13 детектируется линейным амплитудным детектором 14, выходной сигнал которого имеет вид

20 где К5, К6 — коэффициенты передачи полосового фильтра 13 и линейного амплитуд25 ного детектора 14 на частоте И соответственно;

А1=1а1 + Ь1 — амплитуда первой гармоники;

30 а>, Ь1 — коэффициенты разложения в ряд

Фурье сигнала Uz.

Коэффициент а1 определяется из выражения

Т а = — f U(i) cos De

О

Подставляя уравнение (3) в уравнение (5) и учитывая, что И = 2x/Т, получают

40 т/в щ

,со5 2Ы + I Scosc24

5т/tj тц8 >со5 ИЯ+ J 84 <оs < т я

Зт/4

45 r r8 дт 8 s +бган q а1 + ! (5т/8 У. 6 . 8 51П!21 + B cjg $ I

=q((Ч " (В В )с s< (g -в!), Коэффициент Ь определяется из выра55

М = — 2 f U(t) sin Qt dt, (, О

Подставляя уравнение (3) в уравнение (7) и учитывая, что Я = 2 л. /Т, получают

1679411 т(в AT/8

Ь, -„() В,вь ай1 ° J В,ь n atdt

И ( тИ

A(8 тт(8

Ъ,вточь ° J В slnrtdt=

TI2 Зт /4 5

2 т!8 зт/8

=-у(В,cosset 1 + о сов et + о 1т(4 вт(8 тт в .+Ввсо6521 + 84 со< Qt тр ът(4 / 10

I Ã л ((B B )Qos t(5$ Sgs п- (В,-8)) (8)

Используя выражения (6) и (7) и подставляя значения В1...В4 из уравнение (3), дают при подстановке в уравнение (4) 15

0 К5Кв

„Т /,2 5 6 8 (1 631 (т 4) к, к.к5К 4 к5 кб О.

ll

=О86 К,К,К,К,К, К,О„)Г =

0,66 К1k k5 4 5 s "и Г(.

20 9 25

03 = КноК2КЗК40п (10)

Фильтр 16 выделяет постоянную составляющую сигнала 0з 35 ао 1т

= — f 0з(т)Ф. с Т или

4 т а

U6 = К 7 — / 03()Ф = тт/

4т,а

= K7 — 3 КгКЗК4Кно0п dt= т;

4КноК2 КзК4 K7Un . /г

Т

7(g

Кно К2КЗКаК70п

2 где К7 — коэффициент передачи фильтра 16 на постоянном токе.

Напряжение 06 с выхода линейного амплитудного детектора 14 подается на вход делимого, а напряжение 06 с выхода фильтра 16 — на вход делителя измерителя 17.

Сигнал 0з на втором выходе коммутатора 12 является периодической функцией (см. фиг. 2 в) и определяется следующим образом на интервалах Т!8 — Т/4; ЗТ/8-Т/2; 30

5Т/8-3T/4; 7Т/8-Т:

Тогда сигнал 07 на выходе измерителя отношений имеет вид

U7= Ka — =

0.66К1К2КЗ К4К5К6К80й

0,5К2КЗK4К70п Кно г

1,32К КоК6К6 . Г

Кно К7 (12) гдЕ Кв — кОЭффицивнт пврвдачи иэмЕрителя 17.

Иэ выражения (12) видно, что результатизмерения пропорционален модулю коэффициента отражения исследуемого

СВЧ-двухполюсника 4 и не зависит от коэффициентов передачи коммутатора 9, квадратичного детектора 11 и уровня мощности генератора 1. Кроме того, зависимость между выходным напряжением измерителя 17 и измеряемой величиной модуля комплексного коэффициента отражения

СВЧ-двухполюсника является линейной, что позволяет испольэовать индикатор 18 с линейной шкалой.

Выходное напряжение фильтра 16, как это следует из выражения (11), однозначно связано с Un . Поэтому зто напряжение мо2 жет использоваться для измерения уровня падающей мощности, если его подать на индикатор 18, шкала которого калибруется непосредственно в значениях Un. Это расширяет функциональные возможности измерителя комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсника.

Фазометр 15 сравнивает по фазе сигнал

04 с опорным сигналом, поступающим с второго выхода блока 10. Выходное напряжение фазометра 15 имеет вид (15) 08= К1О Р, где К о — коэффициент передачи фазометра 15.

Напряжение 08 подается на индикатор

19, который калибруется непосредственно в значениях р, Введение новых элементов: направленного ответвителя 2 и коммутатора 12 позволяет линеаризировать шкалу индикатора 18, что позволяет использовать цифровую индикацию, а также расширить функциональные возможности измерителя, так как сигнал на выходе фильтра 16 пропорционален уровню падающей мощности, что кроме измерения модуля и фазы коэффициента отражения позволяет измерять и уровень падающей мощности.

1б79411 г

Формула изобретения

Измеритель комплексного коэффициента отражения СВЧ-двухполюсника, содержащий генератор СВЧ и четырехзондовый датчик, выход которого является выходом для подсоединения исследуемого СВЧдвухполюсника, а выходы зондов связи подсоединены к соответствующим входам коммутатора СВЧ, последовательно соединенные полосовой фильтр, фаэометри индикатор фазы, последовательно соединенные линейный амплитудный детектор, выход которого соединен с выходом полосового фильтра, измеритель отношений и измеритель модуля. блок управления, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора СВЧ и вторым входом фазометра, а также квадратичный детектор, подключенный к выходу коммутатора СВЧ, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с вторым входом измерителя отношений, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью

5. повышения точности путем линеаризации шкалы индикатора модуля коэффициента отражения, выход генератора СВЧ соединен с входом четырехзондового датчика через введенный направленный ответвитель

10 падающей волны, выход вторичного канала которого подключен к пятому, дополнительному, входу коммутатора СВЧ, выход квадратичного детектора соединен с входом полосового фильтра через введенный ком15 мутатор НЧ, второй выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, а управляющий вход — с третьим, дополнительным, входом блока управления..

1679411 р тй 174 ют4 т/2 T88% Ter

2Т

Составитель M. Кромин

Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец,, Редактор Т. Иванова

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

Заказ 3211 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5