Способ измерения импульсной мощности свч импульсов произвольной формы

Изобретение относится к области имерений мощности СВЧ-сигналов, в частности к измерению импульсной СВЧ-мощности. Способ измерения импульсной мощности (Ри) импульсов СВЧ произвольной формы содержит этапы измерения средней мощности (Рср) импульсов СВЧ за период их повторения Тп, выделения видеоимпульсов импульсов их огибающей по мощности, полученной путем детектирования на линейном участке вольт-ваттной характеристики (ВВХ) детектора СВЧ, измерения временных параметров этой огибающей в виде периода повторения Тп и длительности импульса τu на заданном уровне 0,5 относительно амплитуды этого импульса, определении скважности Q, равной их отношению и дальнейшему перемножению Рср на Q. При этом на входе детектора СВЧ предварительно ослабляют пиковую мощность Рп на заданный расчетный предельный уровень Рп1 установленным переменным калиброванным аттенюатором, которым вначале устанавливают Рп2, соответствующий верхнему пределу линейного участка ВВХ детектора СВЧ, запоминают амплитуду видеоимпульса огибающей по мощности Uк в виде опорного уровня, а затем увеличивают величину Рп2 на входе детектора СВЧ путем уменьшения затухания калиброванного аттенюатора на величину, обратно пропорциональную требуемому низкому уровню отсчета , по которому определяют длительность огибающей по мощности путем ее отсчета в точках пересечения увеличенного видеоимпульса огибающей с ранее запомненным опорным уровнем, а полученное значение на квазинулевом уровне используют для расчета скважности как отношение Тп на . Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 ил.

 

Известен «Способ определения пиковой мощности СВЧ-радиоимпульсов» по а.с. 1133997, G01R 21/04 (приор. от 06.11.80 г.) В.К. Петренко, по которому измеряют среднюю мощность Рср СВЧ-радиоимпульсов (за период повторения импульсов), выделяют видеоимпульсы огибающей по мощности (с помощью детектора СВЧ), по которым формируют эталонные прямоугольные видеоимпульсы: изменяют и сравнивают их с реальным, произвольным по форме импульсом огибающей по мощности, добиваясь равенства амплитуд видеоимпульсов, после чего изменяют длительность эталонных прямоугольных импульсов, достигая равенства площадей видеоимпульсов, а затем измеренное значение Рср умножают на отношение периода повторения к длительности эквивалентного прямоугольного видеоимпульса, τэ, т.е. Рп=Рср⋅Тп/τэ. Указанный способ позволяет измерять импульсы произвольной формы, но лишь их пиковую мощность Рп, причем без использования коэффициента формы Кф, предлагаемого в учебниках по радиоизмерениям в формуле с Рср и скважностью Q (отношение периода повторения к длительности импульса τи на уровне 0,5 Рп): Рп=Кф⋅Рср⋅Тп/τи.

В реальной практике всегда получаются импульсы с более или менее протяженными фронтами и срезами, а порой и с большими выбросами. Более того, нередко их специально формируют по огибающей мощности в гауссовы или косинусквадратные импульсы СВЧ. Особенно в радиолокации, где необходимо знание не пиковой а среднеимпульсной мощности Ри. Она пропорциональна энергии импульса СВЧ - . Проблемой в определении Ри стала неопределенность с длительностью импульса τи, которую для видеоимпульсов принято определять по уровню 0,5 от их амплитуды. Как наглядно показано на рис. 2.2 (с. 11) книги М.И. Билько, А.К. Томашевского «Измерение мощности на СВЧ», М., «Радио и связь», 1986 г., при уровне отсчета импульса огибающей по мощности на уровне 0.5 от его амплитуды импульсная мощность Ри может быть более пиковой мощности Рп, что явно абсурдно. При известном там же подходе с формулой 2.8 (с. 12) - Рп=Кф⋅Q⋅Рср. Подчеркнем, что в определении Кф используется эквивалентный прямоугольный импульс «той же ширины и площади», где его ширина - длительность по принятому уровню 0,5 от Рп. Полный учет площади импульса мощности на практике происходит за счет теплового измерения Рср. При этом Рп будет всегда больше Ри, если только измерять длительность импульса не по уровню 0,5, а по нулевому уровню. Однако практически это нереально. Но если измерять его длительность на уровне, близком к нулевому, но явно выше уровня шумов, то это вполне реальная задача при современном уровне радиоизмерительной техники (например, широкополосным осциллографом).

Поэтому введем понятие длительности импульса огибающей по мощности на квазинулевом уровне . Уровень отсчета α при этом можно будет выбирать исходя из допустимой методической погрешности из-за остаточных «хвостов» -- ΔS импульсов произвольной формы, находящихся за пределами . Примем . Рассчитаем погрешность при ряде уровней отсчета α для нескольких по форме типов импульсов, имеющих математическую формулу описания, и сведем результаты преобразований и расчетов в таблицу.

Здесь Ф - табличный интеграл вероятности.

Как и следовало ожидать, наибольшее значение погрешности δРи импульсов с протяженными «хвостами» (1 и 2) - экспоненты и гауссова. Но чисто экспоненциальный импульс реально и обычно бывает лишь в композиции с прямоугольным, а погрешность в этом случае будет уменьшаться пропорционально отношению площадей прямоугольной составляющей к экспоненциальным. Поэтому, если теоретически определять импульсную мощность как то реальная формула измерения будет в виде: , где . При этом возможная реализация способа может быть представлена на фиг. 1.

Здесь 1 - направленный ответвитель, 2 - измеритель средней мощности, 3 - калиброванный переменный аттенюатор, 4 - детектор СВЧ, 5 - измеритель временных интервалов импульсов (осциллограф).

Для пояснения работы и необходимости указанного аттенюатора приведем фиг.2.

Здесь совмещены три графика зависимости: вольт-ваттная характеристика (ВВХ) детектора СВЧ, зависимость импульсов входной мощности во времени и зависимость выходных видеоимпульсов огибающей по мощности во времени. У линейного участка ВВХ обозначена точка Рп2, означающая границу линейного участка ВВХ детектора СВЧ, под значение которой переменным аттенюатором устанавливается уровень входной пиковой мощности, которой соответствует амплитуда видеоимпульса огибающей по мощности Uк. Это значение запоминается и/или становится опорным. Затухание калиброванного аттенюатора изначально устанавливается максимальным (с учетом выставки Рп2 и выбранного квазинулевого уровня отсчета ). Затем затухание калиброванного переменного аттенюатора уменьшают и тем самым увеличивают Рп на входе детектора СВЧ. При этом форма импульса огибающей выше уровня отсчета Uк, разумеется, будет искажаться, но для нашей задачи измерения длительности импульса на заданном низком или квазинулевом уровне все равно будет соответствовать огибающей по мощности, что принципиально важно. После этого в точках пересечения опорного уровня с огибающей по мощности измеряется длительность импульса и период повторения Тп (для него уровень отсчета не имеет значения), а затем вычисляется искомая импульсная мощность импульса СВЧ произвольной формы по вышеуказанной формуле. Подчеркнем, что предварительная установка Рп на уровень Рп2 позволяет обходиться без предварительного усиления видеоимпульсов огибающей. Усилитель, особенно при коротких импульсах, может значительно исказить их форму огибающей. При этом погрешность калиброванного аттенюатора не столь важна при достаточно низком уровне отсчета импульса СВЧ. К тому же она систематическая и может в какой-то мере учитываться. Принципиально важно, что при таком подходе не требуется определять коэффициент формы, необходимый лишь для Рп. А это говорит как о простоте способа измерения Ри, так и об уменьшении ее погрешности. Изначальную величину затухания переменного калиброванного аттенюатора СВЧ выбирают исходя из предполагаемого диапазона пиковых значений импульсов СВЧ, выбранной величины низкого уровня отсчета и величины конечного значения линейного участка ВВХ детектора СВЧ.

Способ измерения импульсной мощности (Ри) импульсов СВЧ произвольной формы, состоящий в измерении средней мощности (Рср) импульсов СВЧ за период их повторения Тп, выделении видеоимпульсов импульсов их огибающей по мощности, полученной путем детектирования на линейном участке вольт-ваттной характеристики (ВВХ) детектора СВЧ, измерении временных параметров этой огибающей в виде периода повторения Тп и длительности импульса τu на заданном уровне 0,5 относительно амплитуды этого импульса, определении скважности Q, равной их отношению и дальнейшему перемножению Рср на Q, отличающийся тем, что с целью увеличения точности измерения Ри импульсов СВЧ произвольной формы на входе детектора СВЧ предварительно ослабляют пиковую мощность Рп на заданный расчетный предельный уровень Рп1 установленным переменным калиброванным аттенюатором, которым вначале устанавливают Рп2, соответствующий верхнему пределу линейного участка ВВХ детектора СВЧ, запоминают амплитуду видеоимпульса огибающей по мощности Uк в виде опорного уровня, а затем увеличивают величину Рп2 на входе детектора СВЧ путем уменьшения затухания калиброванного аттенюатора на величину, обратно пропорциональную требуемому низкому уровню отсчета , по которому определяют длительность огибающей по мощности путем ее отсчета в точках пересечения увеличенного видеоимпульса огибающей с ранее запомненным опорным уровнем, а полученное значение на квазинулевом уровне используют для расчета скважности как отношение Тп к .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано при контроле качества электроэнергии в энергосистемах. Способ включает выделение анормальных составляющих токов нагрузок i1a, i2a, определение собственных долевых участий в изменении качества результирующего тока для ветвей с источниками токов нагрузки, также определение взаимного долевого участия в изменении качества электрической энергии в узле от взаимодействия пар ветвей с источниками токов нагрузок, затем определение результирующего изменения качества электрической энергии в узле в соответствии с формулой.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения мощности радиосигнала в тракте, демодуляции сигнала, измерений амплитуды напряжения переменного тока, в частности к области измерений мощности сигнала путем измерений напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам оценки качества электроэнергии. Способ может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий с неизменной нагрузкой для определения источника нелинейных искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нелинейной нагрузки самого предприятия.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля работы однофазного инвертора, работающего на разнообразные виды нагрузок с широким диапазоном изменения коэффициента мощности.

Изобретение относится к метрологии, в частности к приборостроению. Устройство контроля работы трехфазного инвертора содержит источник постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора, с выходами которого связаны две пары датчиков линейных напряжений и линейных токов и нагрузка, два аналоговых перемножителя, входы которых соединены с датчиками соответствующих линейных напряжений и токов, а выходы через фильтры нижних частот связаны с входами одного из двух сумматоров.

Группа изобретений относится к метрологии. Установка измерения экранного затухания содержит измерительную экранированную камеру, генератор и приемник.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для измерения потерь на корону в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к технике измерения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах коммунального хозяйства. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено для контроля полезной мощности электропривода. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям мощности СВЧ сигнала. Способ измерения мощности СВЧ сигнала в рассогласованном тракте заключается в подаче в тракт сигнала от генератора СВЧ через специальные отрезки линии передачи СВЧ в ваттметр СВЧ и определении искомой величины по результатам измерений. С целью упрощения реализации и расчетов искомой величины используют отрезок, длину которого выбирают равной половине длины волны в этом тракте или кратной ее нечетному числу, а измерения мощности производят дважды: Р1 - до включения отрезка и Р2 - после его включения (или наоборот). Искомую величину Pc определяют по формуле: Pc=(Р1+Р2)/2. Кроме того, для обеспечения диапазона частот указанный отрезок изготавливают для самой короткой длины волны - (λв/2) мин, а затем к нему в соответствии с диапазоном волн и требуемым числом точек измерения добавляют более короткие отрезки, полученные делением на 2 каждого последующего из них. Технический результат заключается в уменьшении числа калиброванных отрезков тракта СВЧ до одного и соответствующего упрощения расчета искомого уровня мощности при возможном уменьшении погрешности из-за рассогласования на СВЧ. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения площади одиночного электрического импульса с выдачей результатов в цифровой форме. Техническим результатом является повышение точности работы устройства за счет применения следящей системы частотно-импульсного типа для представления входной информации с последующим интегрированием непосредственно в цифровой форме. Измеритель площади электрического импульса содержит схему сравнения (СС) 1, выход которой соединен с входом генератора управляющей частоты (ГУЧ) 2. Выход (ГУЧ) 2 подключен через преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 3 к второму входу СС 1, первый вход которого связан с входом измерителя, при этом выход ГУЧ 2 через последовательно соединенный счетчик импульсов (СЧ) 4 связан с блоком 5 вывода информации. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам оценки влияния потребителей на несинусоидальность и несимметрию напряжений. Оценку влияния k-го потребителя на искажение напряжения в точке общего присоединения осуществляют путем определения параметров автономного напряжения искажения k-го потребителя и коэффициента влияния на искажение напряжения k-го потребителя и сравнения данных параметров с допустимыми. Оценку выполняют в реальном времени с использованием измеренных с заданной дискретностью значений векторов напряжения на шинах в данном узле сети и тока на присоединении k-го потребителя, сглаженных с использованием фильтра Савицкого-Голея с последующим отсевом пар последовательных замеров с малыми изменениями напряжения и тока. Технический результат заключается в обеспечении достоверной качественной и количественной оценки влияния потребителей на искажение напряжения в реальном времени, в том числе за счет повышения точности определения параметров нагрузок потребителя. 3 ил., 4 табл.

Предлагаемые способ и устройство относятся к электроизмерительной технике в электротехнике и электроэнергетике, в частности, могут быть использованы в системах централизованного контроля электроэнергетических систем и в системах компенсации реактивной мощности. Способ включает преобразование входных сигналов мгновенных фазных токов и мгновенных фазных напряжений в сигналы мгновенной и полной мощности с последующим измерением их соотношения, равного мгновенному коэффициенту мощности, отличающийся тем, что получение сигнала полной мощности осуществляют посредством преобразования входных сигналов мгновенных фазных токов и мгновенных фазных напряжений в мгновенные значения модуля тока и модуля напряжения трехфазной сети с последующим их перемножением. Устройство содержит блок выделения мгновенной мощности трехфазной сети и соединенный с ним блок деления, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок выделения мгновенного модуля изображающего вектора тока, блок выделения мгновенного модуля изображающего вектора напряжения и блок перемножения, причем входы блока выделения мгновенной мощности трехфазной сети соединены со входами блока выделения модуля изображающего вектора тока, которые являются входами для сигналов, пропорциональных мгновенным фазным токам сети, и со входами блока выделения модуля изображающего вектора напряжения, которые являются входами для сигналов, пропорциональных мгновенным фазным напряжениям сети, а выходы блоков выделения модуля изображающего вектора тока и выделения модуля изображающего вектора напряжения соединены с входами блока перемножения, выход которого совместно с выходом блока выделения мгновенной мощности трехфазной сети подключены к входам блока деления. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение точности и быстродействия измерения мгновенного коэффициента мощности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерениям экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах. Способ измерения экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах, выполненных по схеме включения трансформатора в режиме автотрансформатора с вольтодобавочной обмоткой, включает измерение электрической мощности с помощью первого счетчика, включенного на входе до энергосберегающего устройства. Согласно изобретению вход измерения напряжения второго счетчика подключают к входу энергосберегающего устройства, его токовый вход к первичной обмотке суммирующего трансформатора тока, вторичные обмотки которого соединяют с обмотками первого и второго трансформаторов тока, причем первый трансформатор тока подключают в цепь основной обмотки автотрансформатора, а второй трансформатор тока подключают в цепь нагрузки, фиксируют показания первого и второго счетчиков, вычисляют экономию электрической мощности по формуле: где Wh 1 и Wh 2 – показания первого и второго счетчика. Достигаемый технический результат – повышение точности измерения за счет возможности вычислять точное значение экономии электрической энергии в любой момент времени. 2 ил.

Группа изобретений относится к измерениям параметров электросетей, в частности к определению фазоров напряжения и тока в электрической сети среднего напряжения точным образом без необходимости в усложненных датчиках, и к определению и мониторингу мощности, развиваемой каждым из проводников, с использованием средств, обычно имеющихся в электрических сетях среднего напряжения. Раскрыты способ и соответствующее устройство для мониторинга параметров электрической сети среднего напряжения, включая определение силы тока, напряжения и мощности каждой фазы для электрической сети среднего напряжения. Текущие параметры электрической сети среднего напряжения, то есть фазоры тока и напряжения, а также мощности, определяются на основе измерений, выполненных датчиками (12, 14, 16), обычно установленными в электрической сети (5, 7) на уровне трансформатора (8). Конкретно определение фазора напряжения на каждом проводнике электрической сети (5) среднего напряжения выполняется с помощью амплитуды, выведенной из измеренной в электрической сети (7) низкого напряжения, и фазового угла, измеренного в электрической сети (5) среднего напряжения. Составления пар между фазорами тока среднего напряжения, углом, измеренным на среднем напряжении и выведенной амплитудой низкого напряжения выполняются с помощью сравнения с коэффициентом мощности cos ϕ электрической сети. Технический результат заключается в обеспечении приемлемой точности измерений мощности без применения усложненных датчиков за счет измерений трехфазных напряжений и мощностей в подстанциях MV/LV с особенностью обращения к информации о напряжениях, измеренных на стороне LV. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам электроснабжения железнодорожного транспорта. Способ определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения заключается в том, что на каждом шаге моделирования на основе тяговых расчетов с учетом напряжения на токоприемнике по графику движения поездов вычисляют параметры электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения. На основании параметров определяют тяговые и тормозные усилия поезда, скорость движения и пройденное поездом расстояние, а также ток, потребляемый каждым поездом с учетом потребления на собственные нужды. При этом определение тока электроподвижного состава в режиме рекуперативного торможения осуществляют на основе проверки условий рекуперации по балансу мощности тяги и рекуперации и проверки по допустимому уровню напряжения на токоприемнике. Определяют энергетические показатели электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения, корректируют график движения поездов, и расчет повторяется до окончания рассматриваемого интервала времени. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения. 4 ил.

Изобретение относится к области имерений мощности СВЧ-сигналов, в частности к измерению импульсной СВЧ-мощности. Способ измерения импульсной мощности импульсов СВЧ произвольной формы содержит этапы измерения средней мощности импульсов СВЧ за период их повторения Тп, выделения видеоимпульсов импульсов их огибающей по мощности, полученной путем детектирования на линейном участке вольт-ваттной характеристики детектора СВЧ, измерения временных параметров этой огибающей в виде периода повторения Тп и длительности импульса τu на заданном уровне 0,5 относительно амплитуды этого импульса, определении скважности Q, равной их отношению и дальнейшему перемножению Рср на Q. При этом на входе детектора СВЧ предварительно ослабляют пиковую мощность Рп на заданный расчетный предельный уровень Рп1 установленным переменным калиброванным аттенюатором, которым вначале устанавливают Рп2, соответствующий верхнему пределу линейного участка ВВХ детектора СВЧ, запоминают амплитуду видеоимпульса огибающей по мощности Uк в виде опорного уровня, а затем увеличивают величину Рп2 на входе детектора СВЧ путем уменьшения затухания калиброванного аттенюатора на величину, обратно пропорциональную требуемому низкому уровню отсчета, по которому определяют длительность огибающей по мощности путем ее отсчета в точках пересечения увеличенного видеоимпульса огибающей с ранее запомненным опорным уровнем, а полученное значение на квазинулевом уровне используют для расчета скважности как отношение Тп на. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 ил.

Наверх