Способ определения а.н.трушкина s-параметров четырехполюсника

 

Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике. При определении S-параметров четырехполюсника сигнал разделяют на измерительную и опорную составляющие, модулируют каждую из них разными частотами QI Ог. суммируют опорную и прошедшую через четырехполюсник или отраженную от его входа составляющие, выделяют из суммарного сигнала составляющие с частотой QI + QZ или QI - Q. , причем измерительную составляющую модулируют перед подачей на четырехполюсник, дополнительно выделяют и измеряют сигналы с частотами QI и , амплитуды составляющих с частотой QI + QS. или QI - Q измеряют при двух отличающихся на 90° значениях фазы опорной составляющей. Измеренные значения амплитуд используют для вычисления искомых параметров. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

О

О

GD

0 (21) 4849074/09 (22) 09.07.90 (46) 07.03.93. Бюл, N- 9 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) А.Н.Трушкин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1160331, кл. G 01 R 27/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1623437, кл. G 01 R 27/04, 1988, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ А.Н.ТРУШКИНА S-ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА (57) Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике. При определении S-параметров четырехполюсника сигнал разделяют на измерительную и опорную составляющие, модулируют кажИзобретение относится к радиоизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности определения S-параметров, По сравнению с известным способом предлагаемый проявляет новые технические свойства, заключающиеся в повышении точности определения S-параметров.

Эти свойства заявляемого способа являются новыми, так как в прототипе сигнал измерительного канала подают на исследуемый четырехполюсник, а после этого уже модул и руют. В резул ьтате саста вля ющая измерительного сигнала, вносящая вклад в погреш-.ость измерения из-за конечной направленности ответвителя отраженной волны, оказывается промодулирована частотой Q> + Q или Q> — Q . Крометого, в прототипе сигнал частотой

1800389 Al дую из них разными частотами Q = Q, суммируют опорную и прошедшую через четырехполюсник или отраженную от его входа составляющие, выделяют из суммарного сигнала составляющие с частотой

Qt + Q или Q> — Я, причем измерительную составляющую модулируют перед подачей на четырехполюсник, дополнительно выделяют и измеряют сигналы с частотами Q> и Q амплитуды составляющих с частотой И1 + Я или Q< — Q измеряют при двух отличающихся на 90 значениях фазы опорной составляющей.

Измеренные значения амплитуд используют для вычисления искомых параметров, 1 ил.

Q< + Q или Q — Q нормируется на сигнал с частотой 2 Q> В результате измерительный сигнал оказывается зависимым от коэффициента модуляции М2 амплитудного модулятора измерител ьного канала, который изменяется в диапазоне частот из-за изменения уровня модулируемого СВЧ сигнала. Поэтому указанные свойства заявляемого способа являются существенными.

Предложенный способ может быть реализован в работе устройства, структурная схема которого приведена на чертеже, Устройство для определения S-параметров содержит соединенные последовательно СВЧ-генератор 1, направленный ответвитель 2 опорной волны, направленный ответвитель 3 отраженной волны, амплитудный модулятор 4, направленный

1800389 ответвитель 5 падающей волны, четырехполюсник 6, направленный ответвитель 7 прошедшей волны и согласованную нагрузку 8, соединенные последовательно второй амплитудный модулятор 9, перестраиваемый фазовращатель 10, первый переключатель

11, сумматор 12, амплитудный детектор 13, блок 14 фильтров, второй переключатель 15, входами подключенный к выходам вторичных каналов ответвителей 5, 3, 7 падающей, отраженной и прошедшей волн, а выходом к второму входу сумматора 12, генераторы

16 и 17 низкой частоты подключенные соответственно к входам управления модуляторов4и9, Устройство работает следующим образом, Генератор 1 вырабатывает СВЧ-сигнал, который ответвителем 2 делится на две части, Первая часть сигнала (измерительный сигнал) через основной канал ответвителя 2 поступает на ответвитель 3 отраженной волны и далее амплитудный модулятор 4. Модулятор 4 под действием сигнала генератора

16 модулирует этот сигнал низкочастотным напряжением частотой Я2 . Промодулированный сигнал подается через ответвитель 5 падающей волны на исследуемый четырехполюсник 6. Часть его с амплитудой

Е2 отражается и через ответвитель 3 попадает на третий вход переключателя 15, другая часть проходит через четырехполюсник

6 и через ответвител ь 7 поступает на четвертый вход переключателя 15. Сигнал падающей волны через ответвитель 5 поступает на второй вхбд переключателя 15. Немодулированная часть сигнала падающей волны с амплитудой азиз-за конечной направленности ответвителя 3 просачивается в канал отраженной волны и попадает на третий вход переключателя 15. Вторая часть сигнала через вторичный канал ответвителя 2 поступает на амплитудный модулятор 9, который под действием сигнала генератора

17 модулирует этот сигнал с частотой 01

Промодулированный сигнал проходит через фазовращатель 10, который установлен в состояние нулевого фазового сдвига, и поступает на первый вход переключателя 11 с амплитудой Е1, Переключатели 11, 15 устанавливаются в первое положение, поэтому на сумматор 12 поступает только сигнал опорного канала, который в дальнейшем детектируется детектором 13. Напряжение на выходе квадратичного детектора 13 имеет вид

U1= К1зЕ 1(1+ М1 сов Й1 t), где Е1 — амплитуда опорного сигнала;

М1 — коэффициент амплитудной модуля ции модулятора 9;

K13 — коэффициент преобразования де

5 тектора 13.

Сигнал U1 поступает на блок 14 фильт ров, который выделяет сигнал

U 1 = 2 К1з К14 Е1 М1 cos Q t

10 где К14 — коэффициент передачи блока 14 фил ьтров.

Амплитуда напряжения U* 1 измеряется, После этого переключатели 11, 15 устанавливаются во второе положение, поэтому на сумматор 12 через вторичный канал ответвителя 5 поступает только сигнал падающей волны измерительного канала, который в дальнейшем детектируется детектором 13.

Напряжение на выходе детектора 13 имеет вид

U2= К13 Е2 (1+ М2CQS Q t)

25 где E2 — амплитуда сигнала падающей волны;

М2 — коэффициент амплитудной модуляции модулятора 4, Сигнал 02 поступает на блок фильтров

14, который выделяет сигнал

U 2 = 2К13 К14 Е2 M2 Cos

Амплитуда напряжения U* 2 измеряется.

После этого переключатель 11 устанавливается в первое положение, а переключатель 15 — в третье положение. -Сигналы

40 опорной и отраженной волн через переключатели 11 и 15 поступают на сумматор 12.

Суммарный сигнал детектируется детектором 13, в результате на его выходе появляется напряжение

Из = Кгэ (Е z 1 + Mi coo Qz z) - Е z (1 +

Мг сов Я z) + Е z+2Ez Ег (1+ Mi coc Qi г(1

+ М2 cos Q t) cos (p(+ Л p ) + 2 Е1 Ез (1-50

М1COSQ1 с) cos pt,+2 Е2 Ез(1+ Мг

COS Q t ) COS Р2, (1) где Ез — амплитуда сигнала падающей волны, просачивающаяся в ответвитель 3 отраженной волны;

p1, (pz — фазовые сдвиги между сигналами Е1, Е2, Ез;

1800389!

5/ = U3 - U) LI> Llz

p = arctg (U4/0з) - h, p

50

Лр — фазовый сдвиг, обусловленный неидентичностью опорного и измерительного каналов.

Сигнал Us подается на блок 14 фильтров, на выходе которого появляется напряжение

U* 3 = К з К<4 М> Мг Е< Ег cos (р, +

+ hp)cos(Q<+Q) (2) Амплитуда напряжения U* з измеряется.

Далее устанавливается фазовращатель

10 в состояние 90О-ного фазового сдвига и напряжение

0 4 = К з К<4 М< Мг Е< Е2 sin (p +

+ hp)cos(- Я+Я )т (3) получают аналогично U* з, Амплитуда напряжения U* 4 измеряется, Далее определяe )S»), р< по алгоритмам уЪ arcing (U* 4/U* з) hP

Модуль и фаза коэффициента передачи четырехполюсника 6 определяются по аналогичной методике.

Анализ выражений (1) — (4) показывает, что предлагаемый способ позволяет исключить погрешности за счет конечной направленности ответвителя 3 отраженной волны, непостоянства в диапазоне частот коэффициента амплитудной модуляции Mz измерительного канала, благодаря чему и достигается поставленная цель, Исключение погрешности за счет конечной направленности ответвителей позволяет снизить требования к точности их изготовления, а значит снизить и затраты на их производство. В итоге снижается стоимость измерительной аппаратуры СВЧ-диапазона.

Формула изобретения

Способ определения S-параметров че5 тырехполюсника, основанный на разделении непрерывного СВЧ-сигнала на измерительную и опорную составляюще, модуляции их частотами Q> =Q пропускании измерительной составляющей через

10 исследуемый четырехполюсник, суммировании опорной и прошедшей через исследуемый четырехполюсник или отраженной от

его входа составляющих, выделении их суммарного сигнала составляющей с частотой

15 Q + Q или Qt — Q и вычислении искомых параметров, отличающийся тем, что с целью повышения точности, модуляцию измерительной составляющей осуществляют перед ее подачей на вход

-20 исследуемого четырехполюсника, дополнительно выделяют сигналы с частотами

Q) и Q измеряют их амплитуды U), Up, измеряют сигналы с частотами Q> + Q или Q> — Я при двух значениях фазы опорной составляющей, отличающихся на

90О, а модуль и фазу искомых параметров определяют по формулам где 0з — амплитуда сигнала частотой

35 Q1 + Q или Ql.— Q при начальном значении фазы опорной составляющей; Uq— амплитуда сигнала частотой Q> + Q или

Q> — Я при значениях фазы опорной составляющей, отличающийся на 90О; Лр

40 фазовый сдвиг, обусловленный неидентичностью опорного и измерительного каналов, 1800389

Соста в ител ь А.Труш ки н

Техред М.Моргентал Корректор С,Лисина

Редактор

Заказ 1162 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственногб 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

hid

j ü) .3

3! 2у Д