Измеритель полных сопротивлений

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров радиотехнических устройств в СВЧ-диапазоне. Цель изобретения - .повышение точности. Измеритель содержит генератор 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2, 3, амплитудные модуляторы 5, 6, регулируемый фазовращатель 7, детектор 9, генераторы 10, 11 модулирующего напряжения, перемножитель 12, фильтр 13, синхронный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 памяти, блок 17 вычислений , блок 18 цифровой индикации, электронно-лучевой индикатор 19 и блок 20 управления. 2 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (n)s G 01 R 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706136/09 (22) 15.06.89 (46) 23,11.91. Бюл. I4 43 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) A.H,Tðóåêèí, Н.А. Грудина, А.Ю.Юдин и

В.В.Чмыхалов (53) 62 1.317.343(088.8) (56) Патент США f4 4721901, кл. G 01 и 27/06, 1988.

Авторское свидетельство СССР

t4 978072, кл. 6 01 R 27/06, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ,, SU<, 1693565 Al (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров радиотехнических устройств в СВЧ-диапазоне. Цель изобретения — повышение точности.

Измеритель содержит генератор 1 качающейся частоты, направленные ответвители

2, 3, амплитудные модуляторы 5, 6, регулируемый фазовращатель 7, детектор 9, генераторы 10, 11 модулирующего напряжения, перемножитель 12, фильтр 13, синхронный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 памяти, блок 17 вычислений, блок 18 цифровой индикации, электронно-лучевой индикатор 19 и блок 20 управления. 2 ил.

1693565

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использо-вано для измерения параметров радиотехнических устрой тв ь диапазоне сверхвысоких частот.

Целью изобретения является повышение точности, На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема измерителя полных сопротивлений; на фиг. 2 — GTруктурная электрическая схема блока управления, Измеритель. полных сопротивлений содержит генератор 1 качающейся частоты, направленный ответвитель 2 падающей вблны, направленный ответвитель 3 отра>кенной волны, исследуемый двухполюсник

4, амплитудный модулятор 5, дополнительный амплитудный модулятор 6, регулируемый фазоврашатель 7, квадратурный

Восьмиполюсник 8, детектор 9, flepeblA генератор 10 модулирующего напряжения, второй генератор 11 модулирующего напряженил, перемножитель 12, фильтр 13, синхронный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, блок 16 памяти, блок 17 вычислений, блок 18 цифровой индикации, электронно-лучевой индикатор 19, блок 2О управления (фиг. 2), генератор 2 ) тактовых импульсов, счетчик 22 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 23, ttpoграммируемый источник 24 питания, формирователь 25 коротких импульсов.

Измеритель полных сопротивлений работает следующим образом.

По сигналу с первого выхода блока 2О генератор 1 перестраивается на минимальную часто.гу рабочего диапазона. Цикл измерения состоит из двух тактов. В первом такте на регулируемый фазовращатель 7 с второго выхода блока 2О подается управляющий сигнал, При этом фазоврэщэтель 7 устанавливается в состояние нулевого фазового сдвига. Генератор 1 вырабатывает сверхвысокочастотный си-нэл, кота рый распространяется в сторону исследуемого двухполюсника 4, Сигнал El, прошедший через отв8тьитель 2, попадает на модулятор 5. Ввиду конечной направленности направленного ответвителя 3 на модулятор 6 просэчиваеся сигнал Е2 = - E1, д

Отраженный от исследуемого двухполюсника 4 сигнал распространяется в стоРОНУ ГЕНЕРатОРа 1. СИГНЭЛ ЕЭ =, ГхЕ1, ГДЕ

Гх коэффиЦиент ОтРаж8ниЯ исслеДУемого двухполюсникэ 4, проходит через ответвитель 3 и попадает на аход модулятора 6.

Иэ-за конечной направленности ответвителя 2 нэ амплитудный модулятор 5 просачи1 1 вается сигнал Е.1 = — ГхЕ1, cI

Таким образом, на входах эмплитуд5 ных модуляторов 5 и 6 г;рисутствуют сигналы Е5 = Е1+ Е, =t) = Ез+ Е2.

Генераторы 11. и 10 Вырабатывают гармонические сигналы ;=.:Bñòîòàõ соответственно Р, Q2, и обеспечивают модуляцию

1Î сигналов Ев, Еб в ампли удных модуляторах

5 и 6. Сигналы Е1, Ь на выходах амплитудных модуляторов 5 и 6 имеют вид

Е7 = Ез(1+М1соз Q1 T);

Ев = Еб(1+г»)2соз Q) T), 15 где М1, М2 — козффициен ы модуляции, Сигнал E7 ttonB BBT HB квадрат)JpHbté восьмипол)осник 8 непосредственно. Сигнал Е8 прОходит на ВОсьмиполюсник 8 tepås фазовраащэтель 7.. Восьмиполюсник 8 сум2О мирует сигналы Е7, Ев. Сигнал Hà выходе восьмиполюсника 8 имеет вид, ЕЗ = E7 + Е8.

Детектор 9 детектирует сигнал Eg, Сигнал на выходе детектора 9 имеет Вид

U1 = К1 Е1 2 гх соз ФЪ Ч1 M2 cos Х

) (Р + Р) т + А1 " t«12 Г„Х

Х сов 2 .,.ч +А2 О М2 Г„" соз 2 Х

Я + " А

\ где К1 — козфсЬициент преобразования детектора 9;

Q фаза коэффициен»э Отражения исследуемого двухполюсника 4, А1, А2 — обобщенные коэффициенты передач для составляюших измерительного си) нала, образованных за счет конечной направленности ответа.:iTeëeé 2 и 3;

А — комбинэциОнные составляющие иэМ8рит8льнОГО сигнэлэ, промQдулированнLtе частотам:;„не рэвн-lt4M сумме часто» 1 г

Q2, Сигнал Од подается t B )ервый вход сичхроннОГО д8текторэ 14. Си нэлы с Выходов генераторов 11 и 1G подаются на перемножитель 12. Последний перемножает сигналы генераторов 11 и l9. В спектре сигнала на ВыхОде перемно)кителя i 2 имеется составляющая, промодулированная частотой, равной с;мме частот C>t и 9 2, Сигнал с

tl8peмнОжителя 12 постvnBBT HB Bxo филbтра 13, настроенного на частоту, равную сумме часто-, Q1 и Q2. Сигнал на выходе фильтра 13 имеет вид

U2 AyCGS(C4 + 2ф, где АФ вЂ” амплитуда;;игнэла на выходе фильтра 13, 1693565

Сигнал Иг подается на второй вход синхронного детектора 14. Последний обладает избирательным свойством и выделяет составляющую сигнала U1, промодулированную частотой, равной сумме Q и Йг, т,е. 5 полезную составляющую измерительного сигнала, Сигнал на выходе детектора 14 имеет вид

03 = К1КгЕ 1М1Мг Гх соэ фъ, (2) 10 где Кг — коэффициент передачи синхранного детектора 14.

Сигнал (2) подается на АЦП 15, который преобразует его в цифровой эквивалент Ц з.

Сигнал U з поступает в блок 16 и по сигналу 15 с третьего выхода блока 20 запоминается там до конца второго такта измерения, Во втором такте с второго дополнительного выхода блока 20 на управляющий вход фазовращателя 7 подается сигнал, устанa;. - 20 ливающий его в состояние девяностоградусного фазового сдвига. Работа измерителя полных сопротивлений во втором такте аналогичная и сигнал на выходе детектора 14 имеет вид: 25

U4 = К1КгЕг1М1Мг Г э1п Q, (3)

Сигнал (3) подается на АЦП 15, который преобразует его в цифровой эквивалент U 4.

Сигнал U 4 поступает через блок 16 на блок

17 и на первый вход электронно-лучевого 30 индикатооа 19. Одновременно по сигналу с третьего выхода блока 20 блок 16 передает сигнал U з на блок 17 и второй вход элект1 ронно-лучевого индикатора 19. По сигналу с второго выхода блока 20 блок 17 реализует 35 алгоритмы

Г, =Кз фЪ = К4 агс 19 (U4 /Оз ), (5) где Кз, К4 — коэффициенты преобразования блока 17, и передает сигналы (4), (5) на блок 18. Блок

18 индицирует значения Г», ф, на частоте 45 генератора 1, определенной оператором.

По сигналу с первого дополнительного выхода блока 20 сигналы 0 з, U 4 в элект1 1 роннолучевом индикаторе 19 преобразуются в аналоговые сигналы Оз, U4 и 50 индицируются в виде точки в полярных координатах. На этом цикл измерения заканчивается и генератор 1 перестраивается на следующую частоту, где процедура измерения повторяется. После того, как проведены измерения на максимальной частоте, генератор 1 снова перестраивается на минимальную частоту (измеритель полных сопротивлений работает циклически).

Блок 20 работает следующим образом.

Генератор 21 вырабатываст периодическую последовательность прямоугольных импульсов, которые подаются на вход счетчика 22. Последний подсчитывает количество этих импульсов и на его выходе формируется двоичный код, который подается на входы цифроаналогового преобразователя 23, программируемого источника

24 и формирователя 25. В соответствии с поступившим кодом цифроаналоговый преобразователь 23 вырабатывает ступенчато изменяющееся напряжение, которое подается на первый выход блока 20 для управления частотой генератора 1. В соответствии с поступившим кодом программируемый источник 24 вырабатывает сигнал для управления фазовращателем 7 и подает его на второй дополнительный выход блока 20.

При этом формирователь 25 в соответствии с поступившим кодом вырабатывает три последовательности коротких импульсов, первая из которых обеспечивает запись информации в блок 16 и подается на третий выход блока 20. Вторая последовательность импульсов подается на второй выход блока

20 и служит для запуска блока 17. Третья последовательность импульсов подается на первый дополнительный выход блока 20 для запуска цифроаналсгавого преобразователя, находящегoG>" в электроннолучевом индикаторе 19. Формирователь 25 состоит из трех одновиораторов, каждыи из ко10рых входом подключен к соответствующему разряду счетчика 22 н аь1рабатывает короткий импульс, фиксированный во времени oTHD сительно сигналов, управляющих перестройкой частоты генератора 1 и регулируемым фазсвращателем 7, Анализ выра. кения (1) показывает, что в спектре продетектированного детектором 9 сигнала составляющие, образованные за счет конечной направленности ответвителей 2 и 3, промодулированы частотами

201 и 20г, Полезная же составляющая измерительного сигнала, несущая информацию как о модуле, так и о фазе коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 4, промодулирована частотой, равной сумме частот Q u Qz . Благодаря этому свойству измерителя полных сопротивлений полезная составляющая выделяется с помощью избирательной си "темы (синхронного детектора 14), Ввиду этого погрешность измерения в измерителе полных сопротивлений, обусловленная конечной направленностью ответвителей 2 и 3, исключается, чем и достигается поставленная цель. 1693565 О о !2 я у л а и э О б i 8 7 8 I! и я

»,„„„, 1- --"»»»»»» » » »»»»».

1 II " lCICBII

»т »»i «Ю »»»:»».:»«»»»»»» hl»JK»2»»»»»»@»й»:»»»»»»»»»»»»»»»»»»ВЮ»

СОС7звит8ль f4, Кромин

Тг.,хр д pi„ (jogi 8I!!78!I

Корректор Л. 58скид — а.

Редзктсо kl, Бланзр

Заказ 4077 Гь раж Подписное

В 1-МИЙИ Государственного комитета Iilg иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауиккая наб., 4/5 1-„)оиэводстве ;"„2::о".Иэдатвльский комбинат Патент"„г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Иэмеритель полньц1 совротизлений, co"

".е э тзщий последовательно соединенные г8нерйтор качающейся ч." стоты, нзп )авленные Ответвители падающей и Отраженной волны, амплитудный модулятор, пОследОВВ78ЛЬНО СОединеННЫ6 КвадраsурНый ВОСЫИИ" полюсник и детектор, последовательно соединенные син) рОнный детек7ор, аналого«Миф )ОВОЙ преобрзэователь, блок памЯти, бл эк вычислений и блок щифровой индикзЦии, блОк управления, ВыхОды KQfQOC » sПЕЦИН8НЫ g УПРЗВЛЯЮЩИМИ ВХОДЗМИ генератора качающейся частоты, Олока г змяти и блОка Вычислений, причем. Выход ОснОВЙОго канала направленного ответвителя

Отраженной Волны яВляется Выходом для

ПОДСОВДИИ ЗНИЯ ИССЛВДУВМОГО ДВУХПОЛ ЮСНИКЗ, О Т Л И Ч 3 Ю Щ N и С Я ТВМ., ЧТО, С ЦЕЛЬЮ повыа3эния точности, ввелены последова ТЕЛЬНО СОЗДИНВННЫ8 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЗМП литудный мОдулято, .), Вход которого

8О .,ДИ::=ен С ВЫХОДОМ В.(OPIsI -IНОГО КЗНЗЛа:-1:Iправл,» нного ответвителя отра)...виной вол . ны, и регулируемый фаэовращатель, выход которого соединен с входом квадратурного

Восьмиполюсника, последовательно соединенные первый генератор модулирующего

5 напряжения, перемножитель и фильтр, выход которого соединен с входом синхронного детектора, второй генератор модулирующего напряже. Ия, выход которого соединен с модулирующим входом до10 полнительного амплитудного модулятора и вторым входом перемножителя, электронIiO-луЧевой ИНДИКЗ i Gp, ПЕрВЫй M BTOpO!sl BXOды которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти, а

15 управляющий вход- с первым дополнительным выходом блока управления, при этом вход амплитудного модулятора соединен с выходом Вторичного канала, направленного ответвителя, падающей волны, выход с вто20 рым входом квадратурного восьмиполюсника, а модулирующий вход — c выходом первого генератора модулирующего напряжения, управляющий вход регулируемого фзэоврзщателя соединен с Вторым допол25 нительным выходом блока управления.