CS260785B1 - Zapojenie šesfportového reflektometra so sústredenými parameirami a dvoma detektormi - Google Patents

Description

3 4 280785

Vynález sa týká zaipojonia širokopásmo-vého šesťportového reflektometra so sústre-denými parametrami a dvorná detektormi nameranie komplexného koeficientu odrazu.

Reflektometre sú zariadenia na meraniekoeficientu odrazu elektrických obvodov.Koeficient odrazu je komplexná veličina,definovaná ako poměr komplexnej amplitu-dy vlny odrazenej od meraného objektu kuvine dopadajúcej na meraný objekt. Šesť-portový reflektometer je zariadenie majúcešesť výstupem — portov·, v ktorom sa mera-ný koeficient odrazu určuje zoštyroch ska-lárnych veličin — výkonov· vín dopadajú-cich na štyri detektory. Přitom ku piatemuportu — testovaciemu je připojený meranýobjekt a k šiestemu portu — napájaciemuje připojený generátor. Vlny do troch z de-tektorov sú tvořené vhodnými lineárnymikombináciami vlny dopadajúcej na meranýobjekt a odrazenej od něho.

Vlna do štvrtého detektora, ktorý sa na-zývá referenčný, je vzorkou vlny dopadajú-cej na meraný objekt. Určenie hlodanéhokoeficientu odrazu si možno graficky před-stavit ako hladanie spoločného priesečníkatroch kružnic v komplexnej rovině. Kvadrátpoloměru i-tej kružnice, i — 1, 2, 3, je ú-merný poměru výkonov meraných i-tým areferenčným detektorem. Střed kružnice jeurčený parametrami šesťportového reflek-tometra. Tieto parametre sa zisťujú pomo-cou etalónov — prvkov so známým koefi-cientom odrazu, v procese nazývanom ka-librácia.

Celý proces merania i kalibrácie je na-děný počítačom.' Středy kružnic, ktoré satiež nazývajú q-body, sú rozhodujúcimi pa-rametrami šesťportového reflektometra. Ichvzdialenosť od počiatku komplexnej rovinyby mala byť optimálně od 1,5 do 3 a ichuhlová vzdialenigť by nemala byť příliš ma-lá — optimálně*12(P. q-body sú vo všeobec-nosti závislé od frekvencie. Poloha q-bodovúzko súvisí s lineárnymi kombináciami vínv troch detektor och. Získanie vhodnýchtroch lineárnych kombinácií vlny dopadajú-cej na meraný objekt a odrazenej předsta-vuje preto základný problém pri návrhušesťportového reflektometra. V súčasnosti sa na ich získanie používajúbezstratové obvody typu viazané vedenia —— směrové odbočnice. Q-hybridy, H-hybri-dy, deliče výkonu., připadne nesymetrickéalebo symetrické paťporty v kombinácii sosměrovou odbočnicou alebo deličom výkonuna vzorkovanie dopadajúcej vlny.

Prehfad používaných riešení možno nájsťnapříklad v článku „Hoer, C. A.-Saulsbery,L. F.: Progress in Automated Measurementswith Network Analyzers and 6-port Sy-stems“, publikovanom v zborníku prednášokkonferencie URSI, Florencia, 4. sept. 1984.

Hlavnou nevýhodou týchto riešení je re- lativné úzké frekvenčně pásmo*, v ktorom móžu vykonávat svoju funkciu — typicky 2 : 1. S výnimkou šesťportových reflekto- metrov zhotovených technológiou mikropá-sik a fin-line sa vyznačujú i velkými roz-mermi. Prvky zhotovené na báze pásikovejtechnologie s homogénnym dielektrikomdosahujú šířku pásma asi 10:1 a sú pova-žované za širokopásmové. To je asi hranicadosial' používaných riešení. Cenou je všakznačné zváčšenie rozmerov zariadenia. V prihláške vynálezu „Bilík, V. — Raffaj,V. — Bezek, J. — Siobodník, V.: Zapojeniešesťportu so sústredenými parametrami aštyrmi detektormi“ je publikovaný šesťportobsahujúci len prvky so sústredenými pa-rametrami vyznačujúci sa velkou širokopás-movosťou — 1000 : 1 a malými rozmermi.Jeho nevýhodou je poměrně zložitá štruktú-ra so štyrmi detektormi a desiatimi odpormi,čo má za následok velké tlmenie signálu zgenerátora na detektory.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje za-pojenie šesťportového reflektometra so sú-stredenými parametrami a dvoma detektor-mi vyznačujúce sa tým, že medzi šesť vzá-jomne izolovaných uzlov je zapojených paťodporov·, dva detektory a reflexný přepína-ný dvojpól tak, že prvý odpor je zapojenýmedzi druhý uzol a třetí uzol, druhý odporje zapojený medzi třetí uzol a štvrtý uzol,třetí odpor je zapojený medzi štvrtý uzol apiaty uzol, štvrtý odpor je zapojený medzipiaty uzol a šiesty uzol, piaty odpor je za-pojený medzi šiesty uzol a prvý uzol, ref-lexný přepínaný dvojpól je zapojený medziprvý uzol a druhý uzol, kombinačný detek-tor je zapojený medzi druhý uzol a štvrtýuzol, referenčný detektor je zapojený medzištvrtý uzol a šiesty uzol.

Napájaeí port reflektometra je medzi tře-tím uzlom a prvým uzlom a testovací portje medzi piatym uzlom a prvým uzlom. Podpojmom reflexný přepínaný dvojpól přitomrozumieme štruktúru majúcu dve svorky,ktoré obsahuje konečný počet pasivných e-lektronických prvkov ti spínače, napříkladdiodové. Výhodou zapojeni® podlá vynálezu je sku-točnosť, že šesfportový reflektometer absa-huje len prvky so sústredenými parametra-mi — odpory, spínače, kondenzátory a ciev-ky, ktoré si zachovávajú svoje vlastnosti vširokom pásme frekvencií, ďalej, že vhod-nou volbou hodnot prvkov a štruktúry ref-lexného přepínaného dvojpólu možno jed-ným šesťportovým reflektometrom pokryťvelmi široké pásmo frekvencií až 1 000 :1,ďalej, že šesfportový reflektometer možnonavrhnúť pre použitie na nízkých frekven-ciách — jednotky Hz a tiež pre použitie navelmi vysokých frekvenciách — niekolkodesiatok GHz, ďalej, že vo všetkých frek-venčných pásmach má malé rozměry a mož-no ho lahko integrovat a v porovnaní sošesťportom so sústredenými parametrami aštyrmi detektormi má menší útlm signálu zgenerátora na detektory, menší počet prv-kov a jednoduchšiu štruktúru, čo zjednodu-

Claims (3)

1. 260785 suje jeho realizáciu v integrovanej forměpre velmi vysoké frekvencie. Na přiložených výkresoch na obr. 1 jeznázorněné zapojenie šesťportového reflek-tometra so· sústredenými parametrami advoma detektormi, na obr.
2. 2 je příklad kon-krétného zapojenia šesťportového reflekto-metra pře pásmo, frekvenci! 100 kHz až 100MHz a na, obr.
3. 3 je vyznačená poloha q-bo-dov tohto šesťportového reflektometra v jed-notlivých dekádách frekvenčného pásma. V zapojení šesťportového reflektometrana obr. 1 ide o mostík, pričom jeho dve ra-mena tvoria prvý odpor 1 a druhý odpor 2.Tretie rameno tvoří reflexný přepínaný dvoj-pól 6. Štvrté rameno mostíka, představuječlánok pozostávajúci z tretieho odporu 3,štvrtého odporu 4, piateho odporu 5 a refe-renčného detektora 8, ktorý je zakončenýtestovacími svorkami 10—10‘. Mostík je vjednej uhlopriečke připojený cez napájacíport 9—(9‘ na generátor a v druhej uhlo-priečke je zakončený kombinačným detek-torom 7. Pri vhodnej vol'be hodnot tretieho odporu3, štvrtého odporu 4, piateho odporu 5 avnútorného odporu referenčného detektora8 možno dosiahnuť stav, že referenčný de-tektor 8 dostává vzorku vlny dopadajúcej natestovaný objekt a nedostává žiadnu časť zvlny odrazenej cd tohto objektu. Kombinač-ný detektor 7 indikuje výkon, ktorý vznikálineárnou kombináciou vlny odrazenej odreflexného přepínaného dvojpólu 6 a vlnyodrazenej od testovaného objektu. Pomocou spínačov obsiahnutých v reflex-nom prepínanom dvojpóle 6 sa nastavujútri rožne hodnoty fázy jeho koeficientu od-razu. Tak vzniknu na kombinačnom detek-tore 7 postupné tri hodnoty signálu predsta-vujúce odozvy troch detektorov šesťporto-vého reflektometra klasického — so štyrmi detektormi. Vhodnou volbou štruktúry ahodnot prvkc-v reflexného přepínaného- dvoj-pólu možno dosiahnuť šířku pásma správ,nejčinnosti reflektometra až 1 000 :1. Konkrétné vyhotovenie šesťportového ref-lektcmetra podlá vynálezu pre pásmo frek-venci! 100 kHz až 100 MHz je navrhnuté najednotkový odpor 50 ohmov. Vnútorná im-pedancia kombinačného detektora 7 a re-ferenčného detektora 8 je 50 ohmov. Vzdia-lenosť q-bodov od počiatku komplexnej ro-viny je 1,96. Reflexný přepínaný dvojpól 6 je realizo-vaný prepínačom s trama polohami I, II, III,dvoma kondenzátormi Cl, C2 s rožnou ka-pacitou a cievkou L. Na výstupe kombinač-ného detektora 7 vzniknú postupné tri na-patia UI, UII, Ulil zodpavedajúce trom růz-ným polohám prepínača. Na výstupe refe-renčného detektora 8 vzniká napatie UR.Přepínač může byť realizovaný pomocouelektronických spínacích prvkov, napříkladtroch diod ovládaných jednosměrnými prúd-mi. Šesťportový reflektometer podl'a vynálezuje vhodný na realizáciu v koaxiálnej podoběvzhfadom na to, že napájací port 9—(9* atestovací port 10—10* majú jednu svorkuspoločnú. Na obr. 3 je vyznačená polohaq-bodov šesťportového reflektometra v jed-notlivých dekádách frekvenčného pásma,pričom uhlová vzdialenosť žiadnej dvojiceq-bodov nie je menšia ako 55° v celom frek-venčnom pásme. Šesťportový reflektometer podlá vynálezuje vhodný na meranie komplexného koefi-cientu odrazu testovaných dvojpólov v širo-kom frekvenčnom pásme. Pomocou dvojicešesťportových reflektometrov podlá vynále-zu možno vytvoriť zariadenie na meranierozptylových parametrov dvojportov — ana-lyzátor obvodov. p R E D M e τ Zapojenie šesťportového reflektometra so·sústredenými parametrami a dvoma detek-tormi vyznačujúce sa tým, že medzi šesťvzájomne izolovaných uzlov (A, B, C, D, E,F) je zapojených pať cdporov, dva detektorya reflexný přepínaný dvojpól tak, že prvýodpor (lj je zapojený medzi druhý uzol (B)a třetí uzol (Cj, druhý odpor (2) je zapoje-ný ro'edzi třetí uzol (C) a štvrtý uzol (D),třetí odpor (3) je zapojený medzi štvrtýuzol (D) a platy uzol (E), štvrtý odpor (4)je zapojený medzi piaty uzol (E) a siestyuzol (F), piaty odpor (5) je zapojený medzisiesty uzol (F) a prvý uzol (A), reflexný vynalezu přepínaný dvojpól (6) je zapojený medziprvý uzol (A) a druhý uzol (BJ, kombinač-ný detektor (7) je zapojený medzi druhýuzol (Bj a štvrtý uzol (D), referenčný de-tektor (8) je zapojený medzi štvrtý uzol (D)a šiesty uzol (F), napájací port (9—9*) jemedzi třetím uzlom (C) a prvým uzlom (Aj,testovací port (10—10*) je medzi piatymuzlom (Ej a prvým uzlem (Aj, pričom podpojmom reflexný přepínaný dvojpól rozu-mieme strukturu majúcu dve svorky, ktoráobsahuje konečný počet pasivných elektro-nických prvkov a spínače, například diódo-vé. 3 listy výkresov