Измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсиик

Социалистических

Республик

1..« », г (6! ) Дополнительное к авт. с вид-ву (2)»« eно 31.07.78 (2!) 2653099/18-09 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 30.04.82. Бюллетень J% 16

Дата опубликования описания 30. 04 ° 82 (5i) M. Кд.

G 0I и 27/32

Гооударствеииый комитет

СССР (53) УДК621.317. ,74(088.8) по делам иэебретеиий и открыткИ т !

А.С.Елизаров и В,С.Реуцкий 1

/: Ф

3 т

Ф

Минский радиотехнический институт . г(72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОСЛАБЛЕНИЙ И ВЕНТИЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ НЕВЗАИМНЫХ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Изобретение относится к технике

СВЧ.

Известен измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, а к его выходу через управляемый переключатель подключены две цепи из последовательно соединенных развязывающего вентиля, направленного ответвителя падающей волны, направленного ответвителя прошедшей волны и волноводного переключателя, при этом между вторыми плеча-. ми волноводных переключателей включен отрезок линии передачи, а тре" тьн плечи служат для подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника, к вторичным плечам направленных ответвителей падающей и прошея" щей волн подключены усилители, а управляющий вход управляемого переключателя соединен с блоком управления Г(5.

Однако известный измеритель не обеспечивает одновременное наблюдение частотных зависимостей измеряемых величин и высокую точность.

Цель изобретения — обеспечение одновременного наблюдения частотных зависимостей измеряемых величин и повышение точности °

Для достижения поставленной цели в измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невэаимных сверх" высокочастотных четырехполюсников содержащий генератор качающейся часто. ты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, а к его выходу через управляемый переключатель подключены две цепи из последовательно соединенных развяэы924623 вающего вентиля, направленного ответвителя падающей волны, направленного ответвителя прошедшей волны и волноводного переключателя, при этом между вторыми плечами волноводных переключателей включен отрезок линии передачи, а третьи плечи служат для подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника, к вторичным плечам направленных ответвителей падающей и прошедшей волн подключены усилители, а управляющий вход управляемого переключателя соединен с блоком управления, введены цифро- 1 вой арифметический блок с цифровым табло отображения и блок гашения луча, выход которого подключен к модулятору яркости электроннолучевой трубки, при этом выходы усилителей сое- 20 динены с входами цифрового арифметического блока, выход которого подключен к вертикально отклоняющим пласти" нам электроннолучевой трубки, а блок управления дополнительно соединен с 25 цифровым арифметическим блоком, блоком гашения луча и входом остановки качания генератора качающейся частоты.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя.

Измеритель ослаблений и вертильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников содержит генератор 1 качаю35 щейся частоты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки 2, а к его выЯ0 ходу через управляемый переключатель

3 подключены две цепи 4 и g из последовательно соединенных развязывающего вентиля б, направленного ответви- . теля 7 падающей волны, направленного ответвителя 8 прошедшей волны и волДЯ новодного переключателя 9, а также отрезок 10 линии передачи, включенный между вторичными плечами волновод. ных переключателей 9, третьи плечи которых служат для подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника 11, усилители t2-15, подключенные соответственно к вторичным плечам направленных ответвителей 7 и 8 падающей и прошедшей волн, цифровой арифметический блок lá с цифровым табло 1 отображения, электронным коммутатором 1О, логарифмическим аналого-цифровым преобразователем 19, арифметическим вычислителем 20 с памятью и цифроаналоговым преобразователем 21, блок 22 гашения луча, выход которого подключен к модулятору яркости электроннолучевой трубки 2, и блок 23 управления, соединенный с управляющим входом управляемого переключателя 3, с цифровым арифметическим блоком 16, блоком 22 гашения луча и входом остановки качания генератора l качающейся частоты, при этом выходы усилителей 12-15 соединены с входами цифрового арифметического блока 16.

Устройство работает следующим образом.

В режиме капибоовки измеритель переключается на ручной режим работы, генератор 1 устанавливается на среднюю частоту рабочего диапазона частот, с помощью волноводных переключателей 9 в измерительный тракт включается отрезок 10 линии передачи, электронный коммутатор 18 устанавливается в такое положение, при котором к входам логарифмического аналого-цифрового преобразователя 19 подключены выходы усилителей 12-15, а управляемый переключатель 3 устанавливается в такое положение, при котором в измерительном тракте распространяется прямая СВЧ-волна, которая с выхода генератора 1 через управляемый переключатель 3, развяэывающий вентиль 6 цепи 4 проходит через основные каналы направленных ответвителей 7 и 8 и волноводный переключатель 9 цепи 4, отрезок 10 линии передачи, волноводный переключатель 9 и основные каналы направленных ответвителей 8 и 7 цепи 5 и поглощается развязывающим вентилем 6 цепи 5. При этом на выходе усилителя 12 при квадратичном детектировании появляется сигнал U„=K„P 1, где

Р„ — уровень СВЧ-мощности на входе направленного ответвителя 8 цепи 4, К л - коэффициент, включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 7 цепи 4, коэффициент передачи его детектора и коэффициент передачи усилителя l2.

На выходе усилителя 15 появляется сигнал

uf -LflSASPA где 5 - потери СВЧ-мощности в волц новодных переключателях 9;

5 9246

S - потери СВЧ-мощности в нап« равленном ответвителе 8 цепи 4 вследствие его конечной направленности и в соединениях между элементами измерительного тракта, К - коэффициент, включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 8 цепи 5, коэфФициент переда- 1о .чи его детектора и исходный коэффициент передачи усилителя 15.

При этом потери СВЧ-мощности в отрезке 10 линии передачи пренебрежимо малы. Регулировкой коэффициента передачи усилителя 15 добиваются показаний на цифровом табло. 17 и экране электроннолучевой трубки

2, при этом на выходе усилителя 15 появляется сигнал 0 =0 „=К1 K . аS.P а

К где К =------ - введенный в усилите l К iS S ле 15 коэффициент передачи.

На втором этапе калибровки с помощью электронного коммутатора 18 к входам арифметического аналого-цифрового преобразователя 19 подключаются выходом усилители 13 и 14, à управляемый переключатель 3 устанавливается в положение, соответствующее распространению в измерительном тракте обратной СВЧ-волны. При этом СВЧ энергия поступает через управляемый переключатель 3, развязывающий вен- И тиль 6 цепи 5, проходит последовательно основные каналы направленных ответвителей 7 и 8 и волноводного переключателя 9 цепи 5, отрезок l0 линии передачи„ волноводный переключатель 9 <в и основные каналы направленных ответвителей 8 и 7 цепи 4 и поглощается развязывающим вентилем 6 цепи 4.

В этом случае на выходе усилителя 13 появляется сигнал U> — — K>-Р,, юЦ где Р - уровень мощности обратной

СВЧ-волны на выходе направленного ответвителя 7 цепи 5; К 3 - коэффициент, включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 7 цепи коэффициент передачи его детектора и коэффициент передачи усилителя 13.

А на выходе усилителя 14 появляет" ся сигнал U =К4 ° 5 Ь Р, где 5 - потери СВЧ мощности в направленном от" ветвителе 8 цепи 5 вследствие его конечной направленности и в соединениях между элементами измерительного

23 6 тракта, К< - коэффициент, учитывающий переходное ослабление направленного ответвителя 8 цепи 4, коэффициент передачи его детектора и исходный коэффициент передачи усилителя 14.

Регулировкой коэффициента передачи усилителя 14 добиваются показаний на цифровом табло 17 и экране электроннолучевой трубки 2. Тогда на выходе усилителя 14 появляется сигнал

U =U =К K -S> S -P 1- 3 4 где К =-------, - введенный

К3

4 К -S„-S в усилителе 14 коэффициент передачи.

На этом процесс калибровки заканчивается.

В режиме измерения с помощью вопноводных переключателей 9 в измерительный тракт включается исследуемый невзаимный сверхвысокочастотный четырехполюсник 11, измеритель переключается на автоматический режим с частотой F на управляющий вход управляемого переключателя 3. С этой же частотой осуществляется управление электронным коммутатором 18. Верхний предел Г„ выбирается из соотношения

Г„ <20F<, где F q - частота амплитудной модуляции СВЧ-сигнала, а нижний предел " из условия F„=nF, где п-заданное число точек отсчета в полосе качания, F3 - частота качания генератора 1 качающейся частоты.

Работу измерителя рассмотрим на примере измерения прямых ослаблений.

После окончания переходных процессов измерителя блок 23 управления выдает сигнал на остановку качания частоты генератора l и сигнал начала измерений на аналого-цифровой преобразователь 19. При этом на его входы подаются сигналы с выходов усилите" лей 12 и 15, которые имеют вид

О„=К„P, U g =К К S S ° ф„р Р„=

=К1. Э,р- Р ° где fh„- измеряемое на данной частоте прямое ослабление.

Входящий в состав аналого-цифрового преобразователя 19, управляемый аттенюатор ослабляет сигнал U до величины 0, причем ослабление управ ляемого аттенюатора равно ф ». При этом значению измеряемого ослабления ставится в соответствие цифровой код такой, что десятичное число, соответствующее этому коду, равно

М=2019 В,1Р °

7 921 62

Режим измерения обратных ослаблений („проходит идентично, при этом положения управляемого переключателя 3 и электронного коммутатора„18 изменяются на противоположные.Цифровые коды, соответствующие прямым и обратным ослаблениям, запоминаются в регистрах памяти арифметического вычислителя 20, в котором по сигналу, поступающему от 10 блока 23 управления, осуществляется выполнение арифметической операции вычисления вентильного отношения В по формуле

15 п ВЬ

Цифровой код, соответствующий значению вентильного отношения В, также запоминается в регистре памя- щ ти. Затем по сигналу, поступающему от блока 23 управления, эти три цифровых кода поступают последовательно на вход цифроаналогового преобразователя 21, на выходе которого появляются три последовательных импульса равной .длительности с амплитудой, пропорциональной измеряемым параметрам „„, р, В на данной частоте. В момент появления каждого из этих трех импульсов на выходе цифроаналогового преобразователя 21 по сигналу с блока 23 управления, блок 2? гашения луча снимает запирающее напряжение с модулирующего

35 электрода электроннолучевой трубки 2, на вертикально отклоняющие пластины которой с выхода цифроаналогового преобразователя 21 подается напряжение, пропорциональное значению измеряемого параметра, а на горизонтально отклоняющие пластины подается в это время напряжение с выхода генератора 1, пропорциональное частоте СВЧ-сигнала, на которой производится измерение.

Таким образом, на экране электроннолучевой трубки ?. получается светящаяся точка, положение которой определяется по вертикальной оси коор50 динат значением измеренного параметра, а по горизонтальной оси координат - частотой СВЧ-сигнала, на которой это измерение выполняется.

Затем цикл измерений повторяется

55 при другой частоте СВЧ-сигнала. Автоматическая перестройка генератора

1 в полосе частот позволит наблюдать на экране электроннолучевой трубки 2 три характеристики, >9 — i1., (f), Вog=

= 4)(Г} В= 4 (f } состоящее из светящихся точек.

После записи в регистры памяти арифметического вычислителя 20 значений измеренных параметров они вычисляются на цифровом табло 17. Однако при большом количестве точек отсчета и сравнительно высокой частоте качающего напряжения снять показания цифрового табло 17 невозможно. В этом случае на цифровой выход арифметического вычислителя 20 необходимо подключать быстродействующее цифропечатающее устройство, Таким образом предлагаемый измеритель по сравнению с известным имеет более высокую точность, которая достигается, во-первых, временным разделением каналов прямой и обратной волны и, во-вторых, введением цифровой обработки измерительной информации, что, в свою очередь, приводит к возможности панорамного наблюдения одновременно частотных зависимостей трех измеряемых параметров.

Формула издбретения, Ъ измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими! пЛастинами электроннолуче- . вой трубки, а к его выходу через управляемый переключатель подключены две цепи из последовательно соединенных развязывающего вентиля, направленного ответвителя падающей волны, направленного ответвителя прошедшей волны и волновадного переключателя, при этом между вторыми плечами волноводных переключателей включен отрезок линии передачи, а третьи пле и служат для подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника, к вторичным плечам направленных ответ вителей падающей и прошедщей волн подключены усилители, а управляющий вход управляемого переключателя соединен с блоком управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью одновременного наблюдения частотных зависимостей измеряемых величин и

9 924623 10 повышения точности, в него введены динен с цифровым арифметическим блоцифровой арифметический блок с циф- ком, блоком гавения луча и входом

/ ровым табло отображения и блок гаше- остановки. Качания генератсра качаюния луча, выход которого подключен к щейся частоты. модулятору яркости электроннолучевой 5 трубки, при этом выходы усилителей Источники информации, соединены с входами цифрового ариф- принятые во внимание при экспертизе метического блока, выход которого 1. Авторское свидетельство СССР подключен к вертикально отклоняющим по заявке У 2614653/18-09, пластинам электроннолучевой трубки, <в кл. G 01 и 27/28, 10.05.78. (протоа блок управления дополнительно сое- тип).

ВНИИПИ Заказ 2810/63 Тираж 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4