Измеритель s-параметров линейных сверхвысокочастотных четырехполюсников
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соаетскик
Социалистическии
Республик ()i) 951181 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090480 (21) 2906614/18-09 с присоединением заявки N9— (23) Приоритет—
Опубликовано 15.08.82. Бюллетень Мо 30
1$g) g 3
G 01 Н 27/04
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317. . 37 (088. 8) Дата опубликования описания 1508.82 (72) Автор изобретения
С.С. Фел (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ S-ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ
Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах.
Известно устройство для автоматического измерения S-параметров четырехполюсников на сверхвысоких частотах, включающее шестиплечее гибридное соединение (1) .
Однако такое устройство не может использоваться в диапазоне миллиметровых волн °
Известен также измеритель S-параметров линейных сверхвысокочастотных сигналов, к выходу которого подключен первый синфазный делитель мощности, а также второй и третий синфазные делители мощности и три направленных ответвителя, причем к выходам первого направленного ответвителя подключены соответственно первая и вторая измерительные головки, к выходам второго направленного ответвителя подсоединены соответственно третья и четвертая измерительные головки, выходы третьего синфаэного делителя мощности подсоединены соответственно к первым входам первого и второго направленных ответвителей, выходы третьего направленного ответвителя подключены соответственно ко вторым входам. первого и второго направленных ответвителей, а выходы измерительных головок подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока, соединенного .также с генератором сверх5 высокочастотных сигналов (2).
Известный измеритель при реализации в диапазоне миллиметровых волн имеет сложную конструкцию вследствие большого числа требуемых волневод1Р ных узлов.
Цель изобретения — упрощение конструкции при обеспечении автоматизации измерений в диапазоне миллиметровых волн °
Для достижения цели в известный измеритель введены дополнительная измерительная головка, симметричный двойной направленный ответвитель и четыре двухпоэиционных согласованных .
2р аттенюатора, первый выход первого сннфаэного делителя мощности через второй синфазный делитель мощности и первый двухпозиционный согласованный аттенюатор соединен со входом третьего синфазного делителя мощности, ко второму выходу первого синфазного делителя мощности подключена дополнительная измерительная головка, второй выход второго синфаэного делителя мощности соединен с входным плечом симметрично двойного направ951181 ленного ответвителя „дна выходных плеча которого подключены соответственно ко входам третьего направленного ответнителя, а к трем другим выходным плечам симметричного двойного направленного ответвителя под- 5 соединены соответственно второй, третий и че тве ртый д нухпо эицион ные согласованные аттенюаторы, при этом выходы второго и четвертого днухпозиционных согласованных аттенюаторон ) 0 являются входами для подключения исследуемого линейного сверхвысокочастотного днухполюсника, выход третьего днухпозиционного согласованного аттенюатора коротко замкнут, ) 5 а управляющие входы днухпозиционных согласованных аттенюаторов и выход дополнительной измерительной головки подключены к соответствующим входам нычислительно-программирующего бло20
На чертеже приведена структурная схема измерителя.
Измеритель S-параметров линейных сверхнысокочастотных четырехполюсниКоВ содержит генератор 1 снерхвысокочастотных сигналов, к выходу которого подключен первый синфаэный делитель 2 мощности, а также второй и третий синфазные делители 3 и 4 мощ- 3< ности и направленные ответвители 57, причем к выходам направленного ответвителя 5 подключены соответственно измерительные головки 8 и 9, к выходам направленного 6 отнетвителя подсоединены соответственно измерительные головки 10 и 11, выходы синфазного делителя 4 мощности подсоединены соответственно к первым входам направленных отнетвителей .
5 и 6, выходы напранленного ответви- 40 теля 7 подключены соответственно ко вторым входам направленных отнетвителей 5 и 6, а выходы измерительных головок 8-11 подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока 12, соединенного также с генератором 1 сверхвысокочастотных сигналов, дополнительную измерительную головку 13, симметричный двойной направленный ответвитель
14 и четыре днухпозиционных согласованных аттенюатора 15 — 18, первый выход синфазного делителя 2,мощности через синфаэный целитель 3 мощности и двухпоэиционный согласованный аттенюатор 15 соединен со входом синфаэного делителя 4 мощности, ко второму выходу синфазного делителя 2 мощности подключена дополнительная измерительная голонка 13, второй выход сицфаэного делителя 3 мощности 60 соединен со входным плечом симметричного двойного направленного ответнителя 14, два выходных плеча которого подключены соответственно ко входам направленного ответвителя 7, а к 65 трем другим выходным плечам симмет- ричного двойного направленного ответвителя 14 подсоединены соответственно днухпоэиционные согласованные аттенюаторы 16 — 18, при этом выходы двухпоэиционных согласованных аттенюаторов 16 и 18 являются входами для подключения исследуемого линейного снерхвысокочастотного двухполюсника 19, выход двухпозиционного согласованного аттенюатора 17 коротко замкнут, а управляющие входы двухпозиционных согласованных аттенюаторов 15 — 18 и выход дополнительной измерительной головки 13 подключены к соответстнующим входам вычислительно-программирующего блока 12.
Определение S-параметров исследуемого линейного сверхвысокочастотного четырехполюсника 19 производится следующим образом.
Вначале производится калибровка устройства н режиме короткого замыкания (полностью открыт двухпозиционный согласованный аттенюатор 17, а остальные три максимально закрыты).
Все измерительные головки 8,9,10,11 и 13 в идеальном случае должны по— казывать одинаковый уровень мощнос, „Р " P(РИ = Р(11 = a ре„„, (1 э ном случае (допусковЫй разброс и неидентичность каналов) производится запоминание зависимости показания от частоты, учитывающее также и частотную зависимость выходной мощности генератора 1 сверхвысокочастотных сиги алов .
Следующим шагом является калибровка устрой ст на в режиме согла сованной нагрузки, двухпозиционные согласованные аттенюаторы 16 — 18 максимально закрыты, а начальный уровень двухпозиционного согласованного аттенюатора 15 устанавливается и фиксируется таким, чтобы измерительные головки 8, 9, 10, 11, 13 показывали такой же уровень, как в случае калибровки по короткому .замыканию, т.е. Р >= Р< - = РЯ = Р<л- = 1Р, 3 4
Если симметричный двойной направленный ответвитель 14 делит мощность, поступающую на его вход от генератора 1, на три равные части, то начальный уровень двухпозиционного согласованного аттенюатора 15 равен 6,5 дБ. Допусковый разброс и частотная зависимость неидентич-. ности каналов также, как и в первом шаге, запоминаются вычислительнопрограммирующим блоком 12 в виде попранок к среднему значению мощности, измеренной при калибровках, и учитываются .при последующих измерениях.
Затем определяют S„1 (реальную и мнимую части), для чего измеряют
McelHocTH Р 3, Р(1) Р(Ъ) и Р(3) при следующих йоложениях двухпозиционных
951181 согласованных аттенюаторов: аттенюатор 16 открыт, аттенюаторы 18 и 17 полностью закрыты, а аттенюатор
15 установлен на начальный уровень, onределенный и зафиксированный в предыдущем шаге. < ) 5
Р4Р5 Р1
11к 4 ñ1.P), 11> 4 cL Р к
Аналогично определяют Б, при этом положении аттенюаторов 15 и 17 остаются такими же, как в предыду- (О щем третьем шаге, а аттенюаторы 16 и 18 переходят в другое положение (аттенюатор 16 полностью закрыт, а аттенюатор 18 открыт) P Л (4) <Л) 4 е1 Рк ) 1 1 4 с(Pê () (1, () (Я У,, 1)р{5) (5) р(Я < p(3) p(3) 1 1 5ах р(ь) (я)рб) (1 )р(к) р(Г! р(Б) (р(э! р(Ь!) Э Э 4 .1 Q. 1 )? 1(1У 8o<.P ) к (Ь) (я) (й („)р(й p(51 p(5) (p(+! р(4!) Э 3 4 9. 1 Ы)< 8d.Р (Р(Ц („ )Р(5-(Vu- ) (5) P(é (5) ((4) (+)) 1 1 3 4 3 3 4 / 11У 8aL Рк либо: у p(Ь) у )р(< - p(5)- p(É p(<) -)д (R 1) (р - p(3)i p(Э) 1 1 Э 3 4а(Р у- (6) (у- ) р(7) р(5) р(3) (1) д )(, р(3), <3) Э Э 3 1 1 1%У 4()(Рк р() (Q )p(1) р() р() р(1)+Я Я 1) р р(4)+р(Л) Э 3 3 1 1 к 2. S 11х 4()(Рк .<) Р(6) )р(1) p(")+p(Й р(Я K2 (p p(4)+ p("+) 1 Л 3 3 (1 К. Э 4 4()(, Рк делитель мощности, а также второй и третий синфазные делители мощности и три направленных ответвнтеля, причем к выходам первого направленного ,ответвителя подключены соответственно первая и вторая измерительные головки, к выходам второго направленного ответвителя подсоединены соответственно третья и четвертая измерительные головки, выходы третьего синфазного делителя мощности подсое65 динены соответственно к первым вхоФормула изобретения Для нахождения оставшихся четырех (в общем случае невзаимного четырехполюсника 19) неизвестных: S„ „, Я Данное устройство имеет простую конструкцию, так как требует в два раза меньшее число элементов. Измеритель 5 -параметров линейных сверхвысокочастотных четырехполюсников, содержащий генератор сверхвысокочастотных сигналов, к выходу которого подключен первый синфазный 8 „„; S> У проводят еще две серии измерения всех четырех мощностей при следующих положениях аттенюаторов: аттенюаторМ 16 и 18 открыты полностью, аттенюатор 15 — на начальном уровне калибровки (6,5 дБ), аттенюатор 17 полностью закрыт (Р<,Р<, P< ) и Р< ) и когда аттенюато<ы 16-l7 3 . 4 открыты полностью, а аттенюатор 15 полностью закрыт (P< ),Ð< ),P(6) Р(4 ) . Для четырехполюсников с большими потерями (малым абсолютным значением коэффициента передачи) для повышения -.î÷íîñòè их определения целесообразно провести еще одну серию измерения всех четырех мощностей при полностью открытых аттенюаторах 16 и 18 и закрытыхх полностью аттенюаторах 15 и 17 (Р< ) р(т) р(1) р<1)) Искомйе значения S „ „, S „, S и S „ âû÷èсляются по формулам 951181 дам первого и второго направленных ответвителей, выходы третьего направленного ответвителя подключены соответственно к вторым входам первого и второго направленных ответвителей, а выходы измерительных головок подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока, соединенного также с генератором сверхвысокочастотных сигналов, отличающийся тем,что,!0 с целью упрощения устройства при .реализации его в диапазоне миллимет- ровых волн, введены дополнительная измерительная головка, симметричный двойной направленный ответвитель и четыре двухпознционных согласованных аттенюатора, первый выход первого синфазного делителя мощности через второй синфазный делитель мощности и первый двухпоэиционный согласованный аттенюатор соединен с входом третьего синфазного делителя мощности, к второму выходу первого синфазного делителя мощности подключена дополнительная измерительная головка, второй выход второго синфазного делителя мощности соединен с входным плечом симметричного двойного направленного ответвителя,два выходных плеча которого подкЛючены 30 ссответственно к входам третьего направленного ответвителя, а к трем другим выходным плечам симметричного двойного направленного ответвителя псдсоединены соответственно второй, третий и четвертый двухпоэиционные согласованные аттенюаторы, при этом выходы второго и четвертого двухпозиционных согласованных аттенюаторов являются входами для подключения исследуемого линейного сверхвысокочастотного двухполюсника, выход третьего двухпозиционного согласованного аттенюатора короткоэамкнут,а управляющие входы двухпозиционных согласованных аттенюаторов и выход дополнительной измерительной головки подключены к соответствующим входам вычйслительно-программирующего блока. источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Елизаров A. Ñ. Автомати э аци я измерений параметров линейных невза-. имных СВЧ четырехполюсников. М., Советское радио,, 1978,.с. 140. 2. Hoer С.A. A hetworls anaIyzer incorporating two six-port reЕIecto— meters. IEEE Transactions on МТТ, VoI MTT 25, No 12, December, 1977, р. 1070-1074 (прототип) . 951181 Составитель P. Кузнецова Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак Редактор Т. Парфенова Филиал ППП Пате нт, r. Ужгород, ул. Проектна я, 4 Заказ 5937/49 Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
