Измеритель волнового сопротивления симметричных линий задержки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<«995018

Союз Советекик

Социалиетичеекик

Республик (6«) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 26.05.81(21) 3298490 j18-09

Р М g+ э сприсоединениеюзаявки Йо

G 01 R 27/26

Государственный комнтет

СССР яо делам нзобретеммй н открытнй (23)Приоритет %3 УДК 621.317(088,8) Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М? 5

Дата опубликования описамия 07.02.83

/ 1:

В.М.Немировский, С.А. Глиндзич и A.. îçàíîâ- -:.,,">;; fg уа«,, - - М о 1: „,„„ у

j (72) Авторы изобретения (7«) Заявитель (54 «ИЗМЕРИ .1ЕЛЬ ВОЛНОВОГО COOPOTHBJIEHHH

СИММЕТРИЧНЫХ ЛИНИЙ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться в автоматизированных системах измерения параметров симметричных печатных линий задержки..

Известен измеритель волнового сопротивления, содержащий измеритель емкости. По измеренным значениям входной емкости линии задержки и ее длины волновое сопротивление определяется расчетным путем 1).

Однако такое измерение обладает низкой точностьк«, особенно в том случае, когда линия задержки выполнена в виде сложного рисунка полосковой линии на малогабаритной печатной плате.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель сопротивления симметричных линий задержки, содержащий блох согласования и цифровой индикатор 12).

Одйако известный измеритель сопротивлений симметричных линий задержки не обеспечивает высокую точность измерений, поскольку зависимость волнового сопротивления производится не во всем. диапазоне рабочих частей, а лишь на двух фиксированных частотах.

Цель изобретения — повышение точ ности измерений.

Для достижения цели в измерителе сопротивлений симметричных линий задержки введены генератор тестовых импульсов и включенный на его выходе фаэорасщепитель, выход которого является. входом исследуемой линии задержки, а к выходу блока согласования последовательно подключены вычитающий усилитель и блок сравнения, выход которого соединен.с информационным входом D-триггера, между,выходом блока согласования и тактовым входом D-триггера последовательно включены вспомогательная линия задержки, масштабный усилитель и формирователь строба, при этом выход

D-триггера соединен с входом введенного генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющими входами блока согласования к цифрового измерителя, а выход масштабного усилителя соединен с вторым входом блока сравнения, причем вход блока согласования является выходом исследуемой линии задержки.

На фиг.1 приведена структурная .схема измерителя волнового сопротивления симметричных линий за995018 держки; на Фиг.2 — диаграммы напряжений, показывающие формы выходных сигналов генератора тестовых импуль- сов (а), генератора пилообразного напряжения (б), вычитающего усилителя (в), масштабного усилителя (r), блока сравнения (д), формирователя строба (е), D-триггера (ж) .

Измеритель волнового сопротивле- ния симметричных линий задержки содержит последовательно соединенные Щ генератор 1 тестовых импульсов, фаэорасщепитель 2, исследуемую сим-. метричную линию 3 задержки (СНЛЗ), блок 4 согласования, вспомогательную линию 5 задержки, масштабный усилитель 6 и формирователь 7 стрбба.

Симметричный вход вычитающего усилителя 8 соединен с.выходом блока 4 согласования, а выход - c первым входом блока 9 сравнения, второй вход последнего подключен к выходу, масштабного усилителя 6, а выходк информационному входу D-триггера

10,тактовый вход 0-триггера 10 соедй-: нен с выходом Фор рова я 7 стробаФ 25 а выход » с входами генератора пилообразного напряжения .(ГПН) 11 и цифрового измерителя 12, выход ГПН

ll подключен к второму входу цифрового измерителя 12 и управляющему входу блока 4 согласования.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тестовых импульсов формирует прямоугольные импульсы с длительностью фронта порядка 1-3 нс, 35 ,а фаэорасщепитель 2 выполнен в виде дифференциального усилителя с несимметричным входом.

Блок 4 согласования может бйть выполнен s виде симметричного транзисторного каскада по схеме с общей базой, входное сопротивление которого плавно изменяется нод воздействием управляющего напряжения на базах транзисторов либо может содержать 45 активный элемент, дифференциальное сопротивление которого зависит от напряжения.

Масштабный усилитель б и вычитающий усилитель 8 выполняются на основе операционных усилителей с широкой полосой пропускания, а Формирователь строба 7 - на основе триггера Бритта. Цифровой измеритель 12 содержит вольтметр, масштабный преобразователь измеренного напряжения в величину сопротивления и цифровой индикатор результатов измерения.

Блок 9 сравнения представляет собой быстродействующий компаратор @ напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 4 тестовых импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы 45 (фиг.2а). длительностью Т =(3...10)»

» „, где (," „- максимальное ожидаемое время задержки измеряемой

СЛЗ, и скважностью 072.

С помощью фаэовращателя 2 формируется дифференциальный сигнал для . симметричного возбуждения измерителя блока 3.

Под воздействием пилообразного напряжения (фиг.26), поступающего на управляющий вход блока 4 согласования с выхода ГПН 11, входное сопротивление И@„ блока 4 согласования изменяется в интерва"е Гм н "Вх"- р с,« где „„„„ и Д сц, - соответствеййо минимальное и Максимальное ожидаемые значейия волнового сопротивления исследуемой СЛЗ. При этом время нарастания пилообразного напряжения выбирается во много раз большим, чем период повторения импульсов генератора 1 тестовых импульсов.

С изменением входного сопротивления блока 4 согласования изменяются условия согласования измеряемой СЛЗ.с нагрузкой Йз,„ .

В результате на выходе блока 4 согласования форма тестовых импульсов также изменяется. Если R >7y что соответствует начальному участку пилообразного напряжения, воздействующему с выхода ГПН 11 на управляющий вход блока 4 согласования, тестовые импульсы на выходе блока 4 за счет отражения от несогласованной нагрузки R имеют выброс прямоугольной формы (фиг.2в).

Длительность этого выброса равна времени задержки Г измеряемой

СЛЗ а амплитуда пропорциональна степени ее рассогласования с нагрузкой.

По -мере нарастания пилообразного напряжения разность R> - стремится к нулю и при некоторой величине этого напряжения выполняется условие согласования измеряемой СЛЗ (измерительный блок 3) с нагрузкой, т.е. R > =p, Импульсы противоположной полярности на симметричном выходе блока 4 согласования воздействуют на вход вычитающего усилителя 8, где происходит вычитание и устранение".сигналов. При этом компенсируется неидентичность формы сигнала каждого плеча блока 4 согласования,. вызванная возможным различием волновых сопротивлений плеч реальной-СЛЗ.

С выхода блока 4 согласования дифференциальный сигнал воздействует также на. вспомогательную линию 5 задержки, которая осуществляет задержку этого сигнала на время (ф з ц,, (фиг. 2г) .

Масштабный усилитель б обеспечивает согласование вспомогательной линии 5 задержки с .нагрузкой, т.е. измерение этого напряжения После с входом масштабного усилителя 6, ний преобразует измеренное напряжен преобразование -дифференциального . ние s значение входного сопротизлесигнала в однополярный. При этом ния R „ блока 4 согласования, .в коэффициент передачи масштабного - результате чего на кндикаторе цифроусилителя 6 компенсирует затухание -. вого измерителя 12 отображается

5сигнала во вспомогательной линии 5 значение волнового сопротивления задержки таким образом, чтобы об- измеряемой СЛЗ. щит коэффициент передачи последней Через некоторый промежуток времен мааштабного усилителя б был равен нк, необходимый для измерения Накоэффкциенту передачи вычитающего - пряжения,-происходит сброс ГПН .11

"усилителя 8.. В результате.на оба . и цикл измерения повторяется. входа блока 9 сравиенйя поступают В отличие от известного измеркимпульсы одинаков мп ь ы одинаковой формы и амплкту- теля измерение волнового. сопротивдЫ, но сдвинутые во времени друг ления СЛЗ производктся во времан относительно друга на величину Е >5 ной области с:помощью юитульсных . сигналов, имеющих широкочастотный

° Р . ° а»

Блок 9 сравнения форвырует сиг-. спектр, sa счет чего расширяется динал логической единицы, если мгио- .пазон частот, в котором получают ин-. венное значение выходного сигнала . Формацию о велкчине волнового сопровычитающего усилителя 8 превышает . 26 тквления. Например, при выборе в камгновенное значение вйходного сиг- честве тестового сигнала прямоуГольнала масштабного. усилителя 6 и сиг-. ных импульсов с временем нарастании, кал логического нуля в противном . : Равным 1 нс, эффективное измерение случае (Фиг.2д3. ,волнового сонротивленкя осущестВ процессе:измерения участок.км- 25 вляется в колосе. частот до 350 иГ@, пульса иа отрезке времени tq .. te. т.е. в диапазоне, в котором СЛЗ (илк g..,tg) ° соДеРжащий выброс .. реально используется в осцнллогра(Фиг.2r) сравнивается с установив-. Фкк шимся зкачением этого импульса, Кроме того, стробкрование сравкоторое сдвинуто относительно sa-.: . Зо кивающего устройства производится

ЧаЛа ВЫбрОСа На ВЕЛйЧКНУ <>S - ОС-..-. В МОМЕНТ КаЧаЛа ВЕРШИНЫ СдвниутОГО тальные участки выходного напряже-:. . тестового импульса, т.е.- во времек- ния блока 9 сравнения не несут полез - ном отрезке, соответствующем накбоной информации, поэтому опрос блока 9 .лее высокочастотным спектральным сравнения производится стробнРУ©@М З5 составляющим последнего. импульсом (фиг.2e) сформированным . - Поэтому точность к достоверйость формирователем 7, строба по ФРонту - намерения волнового сопротивления выходного импульса масштабного уск- существенно возрастают. лителя 6 (Фкг.2г, момент .t<) ° ИРи . За счет кснользования высоко этом строб воздействует иа тактовый стабильных узлов . - вспомогательной вход 0-триггера 10 и последний за» линии задержки 5 и прецизионного

49 поминает состояние блока 9 сравне» масштабного усилителя 6 тестовый нкя на отрезке времени Q ° ° . . импульс сравнивается оо..своей сдвк-(Фиг.2ж) . нутой во времени копией, в- результаВ начале Цикла Работы кэмеРителЯ: те чего исключается погрешность измгновенное значение ГПН 11 мало, 45 мерения, обуслОвленная заведомо. КеЪ г на вершине тестового км- известным затуханием измерительного ьх г пульса а счет отражении от несо-; блока 3, а также за счет кестабкльгласованной с СЛЗ нагрузки Крк . - - ности амплктудЫ скГ аиов гекерато образуется выброс. 8 Результате s - а 1 тестов,х импульсов момент стробкрования в D-тригге 10- 56 кроме того, по сравнению с кэвест.закается лочесй н ь. i по р ь .измерения вбкового .сопротивления СЛЗ уменьшается с

При нарастании илообраэного ня я у н компенсации помех и каводок на цепи, пает момент, когда выпол кетси Р 55 подк::юченной к входам блока 9 срав.нения а также B результате цифровой тестового импульса исчезает. При .этом в .момент стробирования в D-триг- о Ра гер 10 записывается сигнал логической мерения. аО П б ф аэ- альных уэло р длаг еью ус рой»

ГПН 11 и останав- одавл лквает процесс нарастания пилообраз- нальн я икс уя его вели». ства может ыть ре ми осхемах б ceo прим нения чину, при которо и R o. Кроме того, ных микро е . т чего обеспечивается Высокая упОмянутый логический сигнал выдае ет. за счет че

65 надежность ра оты, а. .также малые гакоманду цифровому измерителю 12 на 6

995018 бариты, вес и энергопотребление устройства.

Формула изобретения

Измеритель волнового сопротивления симметричных линий задержки, содержащнй блок. согласования и цифровой измеритель, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос- Я ти, введены генератор тестовых импульсов и включенный на его выходе фазорасшепитель, выход которого является. входом исследуемой линии задержки, а к выходу блока согласования последовательно подключены вычитаюший усилитель и блок сравнения, выход которого соединен с.информационным входом D-триггера, между выходом блока согласования и.тактовых входом D-триггера последовательно включены вспомогательная линия задержки, масштабный усилитель и формирователь строба, при этом выход D-триггера соединен с входом цифрового измерителя и входом введенного генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляюшими входами блока согла- сования н цифрового измерителя, а выход масштабного усилителя соединен с вторым входом блока сравнения, причем вход блока согласования является выходом исследуемой линии задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Роговенко С.С. Радиоизмерительные приборы. _#_,» Советское радио, 1974, с. 378-379.

2. Авторское свидетельство СССР

9 696391, кл. G 01 R 27/26, 1976 (прототип). . 99501S

Составитель В.Андрианов

Редактор Н.Диуган Текред A.Бабннец Корректор В. Бутяга

Заказ 633/30 Тиралс 70S Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Уигород, ул. Проектная, 4