Способ калибровки коаксиального контактного устройства

 

Использование: при СВЧ-измерениях, в частности измерении S-параметров. Сущность изобретения: способ калибровки коаксиального контактного устройства, содержащего два коаксиально-полосковых перехода, основан на измерении комплексных коэффициентов отражения на входах этих переходов при последовательном подключении к ним коаксиальных калибраторов; измерении S-параметров двух отрезков полосковой линии с известным волновым сопротивлением и длинами, отличающимися на величину, близкую или равную четверти волны, и вычислении S-параметров четырехполюсника погрешности. 3 ил.

<. . ч<-<1 СОШ TCKi1X

СОЦИАЛИС1И ГЕСКИХ

И СПУБЛИК (Я)s G 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ю Ц

4 ф

ЬЭ () 0

0О 11() = Р, 812 = $21 = + Т( (Р() — P1

322 ((1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704588/09 (22) 14.07.89 (46) 07,11.92, Бюл. ¹ 41 (71) Омский политехнический институт (72) С.В,Савелькаев (56) Electronics Letters. 1982, v. 18, N 24, р.

1033 — 1034, Электронная техника. Сер, Электроника СВЧ, вып. 5, (383) 1983, с. 34 — 37 (прототип). (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ КОАКСИАЛЬНОГО КОНТАКТНОГО УСТРОЙСТВА

Способ относится к области СВЧ-радиоиэмерений, в частности к измерению S-параметров.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена структурная схема коаксиального контактного устройства (ККУ), между измерительными входами Н которого включен отрезок полосковой линии с волновым сопротивлением Zo; на фиг.2 — четырехполюсник погрешности S ), (1) характеризующий неоднозначность включения отрезка полосковой линии в ККУ; на фиг,3 — структурная схема ККУ. между измерительными входами i— - i которого включен исследуемый четырехполюсник S.

Способ реализуется следующим образом.

Измеряют комплексные коэффициенты () отражения (ККО) р на входах A> — А ККУ при поочередном подключении к его измерительным входам i -i согласованного р1 = 0

SU 1774286 Al

2 (57) Использование: при СВЧ-измерениях, в частности измерении S-параметров. Сущность изобретения: способ калибровки коаксиального контактного устройства, содержащего два коаксиал ьно-полосковых перехода, основан на измерении комплексных коэффициентов отражения на входах этих переходов при последовательном подключении к ним коаксиальных калибраторов; измерении S-параметров двух отрезков полосковой линии с известным волновым сопротивлен<1ем и длинами, отличающимися на величину, близкую или равную четверти волны, и вычислении S-параметров четырехполюсника погрешности. 3 ил. и короткозамкнутогорг = -1 и рз= 1 коаксиальных калибраторов. где i = 1, 2 — индекс измерительного входа ККУ; m = 1, 2, 3— порядковый номер коаксиального калибратора. ()

По измеренным ККО рп с точность до знака определяют S — параметры ККУ ()) Правильный выбор знака в (1) соответствует наиболее близкому удовлетворению вычислительной фазы р12(- (щ1 ) фазовому ) соотношению

2 Р12() = 2P21 =(Щг() + Р11() + Л:. (2) 4

1774286

521() = (1 + 51Р)) П7ТС я 2() =(1+522()) Ба (7) (8) аг()=(1+S11" " -1

30 (9) 521 >21

1 — Ягг %11 (3) 35

A/ ф .

b1 = Ы)а1+ З12()

Ь2 = S21 а1 + S22 а2 (4) 45

S21 = S21(i — S22 л л х (1 — 022

1 1

S12 = S21 S12/ 21 л

011()) X (1) — 011 л л — --- !-) /021 021

022 Л

521() = 1+ 511() (6) S12 = 1+ S22 (10) Соотношение (2) записано при условии малых потерь в ККУ.

Выше рассмотренная процедура калибровки ККУ обеспечивает высокую. точность измерения S, Z — параметров коаксиальных 5 четырехполюсников, Однако измерение S, Z — параметров полосковых четырехполюсников может сопровождаться значительными погрешностями. Эти погрешности вызваны неоднозначностью включения по- 10 ласкового четырехполюсника в ККУ по фиг.1 и полосковую линию. Причем при условии того, что длина области соединения Bl — Bl — I — ly «Л/4 эти погрешности можно охарактеризовать четырехполюсниками по- 15 грешности, схема замещения которых приведена на фиг.2, где i =- 1, 2 — индекс входного i = 1 и выходного! = 2 четырехполюсника погрешности.

Для исключения этих погрешностей до- 20

n(k полнительно измеряют S — параметры двух отрезков полосковой линии с известным волновым сопротивлением Zo и длинами (!л, отличающимися на величину, близкую четверти длины волны Л/4, поочередно 25 включаемыми между измерительными входами I-f ККУ в соответствии с фиг.1.

Далее вычисляют S11(— параметры че— (7 тырехполюсников погрешности

"Ю" N ф4 (л) (И )фл

„, 5„5„,Е - „Ь „е

ЛЛ Сл) >рЕ, ° (21 «@ЕЛ

12е — л2 е (2) () jP(>2 л (л) h(2) jPE<

-(а) 5г, >,ае - 2г5 гЕ

5 л! с!! N z -л > 35

,2е -5лг е

Для определения остальных S — пара(0 метров четырехполюсников погрешностей запишем уравнения, связывающие падаю- 40 щие, а1, az, и отраженные Ь1, Ьг волны в плоскостях Bл — В! и Н по фиг.2

Из этих уравнений при условии 01 = 02 и а1+ b1 = аг+ bz получим

50 а1((1 821 ))+ >11 0= а2((1 — 312 )+ Szz )). (5)

Равенству (5) удовлетворяют выражения вида 55 из которых после нормировки получим где Z1 — волновое сопротивление коаксиальных калибрал оров.

Используя условие взаимности четырехполюсников погрешностей S21" = S12, (!) — (1) из (7) получим окончательные выражения для вычисления остальных S -параметров — () S12 ) = 521() = (1 + З 1() 21/2о

Для исключения погрешностей, вносимых четырехполюсниками погрешностей S

-( и S),,объединим их в результирующие четырехполюсники погрешностей 0, как показано на иг.3

S 12 521 321

Q11() = S11() +

1 — 522 311

S1z S12

0) (1)

012 = 021 22 511,г S12 S21 S22 (i) (!) (1)

022 = S22 + (0 ()

1 — 522()511 ) Тогда для определения измеренных Sпараметров исследуемого четырехполюсника можно использовать выражения (о!,! и Эл Ю А 4(! А!1! (5!,-О!1 ъ„Б,, Ц„Ц ь!!5 0,,гл„

1774286

2 Ф) 2

Ае

lAg

A, i

Фиг.Х

Р h, „= Q11()0ä„() — 012()021()

= О» 022 012 021 л

S — S — параметры исследуемого четырехполюсника, измеренные на входах Aj — А

ККУ.

Кроме того, можно определить и его Zпараметры

1 +pi

Zj = Zo — —------ (11)

1 — p

rpepj — ККО в плоскости входа, л

Гj — 0»

pj= л,. л, л .,л,) (12) (Г1 — О»()) 022() + 012() 021(1

Гj - ККО, измеряемый на входах Aj — А

ККУ. л

Таким образом, по S-параметрам и ККО

ГЬ измеренным на входах А — А1 ККУ, можно определить S-, Z-параметры включенного в него исследуемого четырехполюсника.

Причем в выражениях (9) при измерении

S,Z-параметров коаксиальных четыре)хполюсников S11 = 22(= О и S12 = 521 = 1. (О () () (>

В случае совместной калибровки ККУ с измерительными каналами анализатора S11 = (j)

=322 =Ои S12 =S21 =1.

Преимуществом рассмотренного способа калибровки является то, что он реализуется с минимальным числом полосковых калибраторов, не требующих аттестации.

Формула изобретения

Способ калибровки коаксиального контактного устройства. содержащего два коаксиально-полосковых перехода, основанный на измерении комплексных коэффициентов отражения на входах переходов при последовательном подключении к ним коакси5 альных калибраторов с последующим оп ределением их S-параметров, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют -параметры двух отрезков полосковой линии с

10 известными волновым сопротивлением Zo u длинами lj, отличающийся на величину, близкую или равную четверти волны, причем с учетом S -параметров определяют ()

У )-параметры четырехполюсников по15 грешности (1) (Р) с (1) еф с „1(") (2) еМ) )/

/ (512()е) - S12()е )l 1);

Я () = (Я Р 512()е > - Я22(1) 312(2) е 1)/

/ (12 е 512 е 1):

25 Яа = Яз =(1+ 5 Р)(Я/zo; а22() =(1+Ы) — — 1, Z1

Zo где k = 1, 2 — порядковый номер четырехпоЗО люсника погрешности, Р = 2лЛ вЂ” фазовая постоянная;

Z1 — волновое сопротивление коаксйальных калибраторов, которые используют для корректировки погрешности измерения

З5 S-параметров полосковых узлов, 1774286

-Ci> Il

8,, I

Составитель С.Савелькаев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Петрова

Редактор

Заказ 3925 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

4иГ $

Рг яГ