CZ2009771A3 - Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements - Google Patents
Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009771A3 CZ2009771A3 CZ20090771A CZ2009771A CZ2009771A3 CZ 2009771 A3 CZ2009771 A3 CZ 2009771A3 CZ 20090771 A CZ20090771 A CZ 20090771A CZ 2009771 A CZ2009771 A CZ 2009771A CZ 2009771 A3 CZ2009771 A3 CZ 2009771A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- gate
- output
- input
- quadrature hybrid
- power
- Prior art date
Links
Abstract
Mericí systém je tvorený vektorovým analyzátorem (1) obvodu, na jehož prijímací bránu (7) je pripojena pres zesilovac (5) výstupní brána (9) pasivní cásti mericího systému. Budicí brána (6) vektorového analyzátoru (1) obvodu je spojena se vstupní bránou (8) pasivní cásti systému. Pasivní cást systému má mericí bránu (10) pro pripojení merené impedance (3) a referencní bránu (11) pro pripojení referencní impedance (4). Pasivní cást je tvorena pasivním ctyrbranem (12) sestávajícím ze dvou kvadraturních hybridních clenu, a to ze vstupního kvadraturního hybridního clenu (15) se vstupní bránou (8) a z výstupního kvadraturního hybridního clenu (16) a dále ze dvou delicu výkonu, a to z referencního delice (13) výkonu a z mericího delice (14) výkonu. Druhá brána (22) vstupního kvadraturního hybridního clenu (15) je spojena s jedním výstupem (17) referencního delice (13) výkonu, jehož vstup je referencní bránou (11). Tretí brána (21) vstupního kvadraturního hybridního clenu (15) je spojena s jedním výstupem (19) mericího delice (14) výkonu, jehož vstup je mericí bránou (10). Druhý výstup (18) referencního delice (13) výkonu je spojen s tretí bránou (23) výstupního kvadraturního hybridního clenu (16), jehož první brána (29) je spojena s výstupní bránou (9) a ctvrtá brána (26) je bezodrazove zakoncena impedancí (28). Druhá možnost je, že je tato ctvrtá brána (26) spojena s výstupní bránou (9) a první brána (29) je bezodrazove zakoncena impedancí (28). Druhá brána (24) výstupního kvadraturního hybridního clenu (16) je spojena s druhým výstupem (20) mericího delice (14) výkonu. Referencní delic (13) výkonu a mericí delic (14) výkonu jsou tvoreny deliThe measurement system comprises a vector circuit analyzer (1) to which the passive portion of the measuring system is connected via an amplifier (5) output gate (9) to a receiving gate (7). The driver gate (6) of the vector circuit analyzer (1) is connected to the gateway (8) of the passive system part. The passive part of the system has a measuring gate (10) for connecting the measured impedance (3) and a reference gate (11) for connecting the reference impedance (4). The passive part consists of a passive square (12) consisting of two quadrature hybrid members, namely the input quadrature hybrid member (15) with the input gate (8) and the output quadrature hybrid member (16), as well as two power deletions, namely a reference power division (13) and a power measurement division (14). The second gate (22) of the input quadrature hybrid member (15) is connected to one output (17) of the reference power division (13) whose input is a reference gate (11). The third gate (21) of the input quadrature hybrid member (15) is coupled to one output (19) of the power measurement divide (14), the input of which is a measurement gate (10). The second output (18) of the reference power division (13) is coupled to the third gate (23) of the output quadrature hybrid member (16), the first gate (29) of which is connected to the exit gate (9) and the fourth gate (26) is terminated without reflection impedance (28). Alternatively, the fourth gate (26) is connected to the exit gate (9) and the first gate (29) is impedance-free (28). The second gate (24) of the output quadrature hybrid member (16) is coupled to a second output (20) of the power measurement divide (14). The reference power divider (13) and the power divider (14) are deli
Description
Měřicí systém pro měřeni extrémních impedanci mikrovlnných obvodových prvkůMeasuring system for measuring extreme impedance of microwave circuit elements
Oblast technikyTechnical field
Předkládané řešení se týká nového zapojení měřicího systému pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků, a to konkrétně pasivní části tohoto měřicího systému a je určeno k měření impedancí mikrovlnných obvodových prvků, jejichž impedance se značně liší od hodnoty referenční impedance 50 Ω.The present invention relates to a new circuit of a measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuits, namely the passive part of this measuring system, and is intended for measuring impedances of microwave circuits whose impedance differs significantly from the reference impedance value of 50 Ω.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
K měření impedanci obvodových prvků v mikrovlnné oblasti frekvenčního spektra se používají vektorové analyzátory obvodů, které měří koeficient odrazu měřeného prvku vzhledem k referenční impedanci vektorového analyzátoru, která bývá zpravidla 50 Ω. Koeficient odrazu je dán poměrem dopadající a odražené napěťové vlny a je dán vztahem kde Zx je hodnota měřené impedance a Zo je hodnota referenční impedance vektorového analyzátoru obvodů. Při měřeni se naopak ze změřeného koeficientu odrazu fx výpočtem podle vztahu Ζ'=ΖΪΤΓ (2) získá hodnota měřené impedance. Pro hodnoty impedancí, které jsou blízké hodnotě referenční impedance, poskytuje tato metoda dobré rozlišení hodnot impedance, nicméně pro impedance, které jsou značně menší nebo značně větší než je hodnota referenční impedance se velikost koeficientu odrazu Γχ blíží jedné a vzhledem ke vztahu (2) se i velmi malá změna hodnoty koeficientu odrazu, způsobená například vlivem neurčitosti měření, projeví velikou relativní změnu vypočtené hodnoty impedance. To také znamená, že i relativně velká změna impedance vyvolá jen těžko rozlišitelnou změnu v měřeném koeficientu odrazu.Vector circuit analyzers are used to measure the impedance of circuit elements in the microwave region of the spectrum, which measure the reflection coefficient of the measured element relative to the reference impedance of the vector analyzer, which is typically 50 Ω. The reflection coefficient is given by the ratio of the incident and reflected voltage waves and is given by the relation where Z x is the value of the measured impedance and Z o is the value of the reference impedance of the vector circuit analyzer. When measuring the contrast from the measured reflection coefficient F calculated in the x Ζ = Ζ ΪΤΓ (2) obtains the value of the measured impedance. For impedance values close to the reference impedance value, this method provides a good resolution of the impedance values, but for impedances that are considerably smaller or considerably greater than the reference impedance, the magnitude of the reflection coefficient Γ χ is close to one and relative to (2) even a very small change in the reflection coefficient value, caused for example by the measurement uncertainty, will show a large relative change in the calculated impedance value. This also means that even a relatively large impedance change will produce only a hardly distinguishable change in the measured reflection coefficient.
Z uvedeného vyplývá, že pomocí dosud známých vektorových analyzátorů obvodů s referenční impedancí 50 Ω lze relativně přesně měřit pouze impedance v rozmezí zhruba od 0,1 Ω do 10 kQ. S ohledem na rychle se rozvíjející technologie výroby mikrovlnných komponent založených na uhlíkových nanotrubicích, jejichž impedance se pohybuji zhruba od desítek do stovek kΩ, jsou současné vektorové analyzátory k měření hodnot takovýchto impedancí nepoužitelné.This implies that only impedances in the range of about 0.1 Ω to 10 kQ can be measured relatively accurately using the known vector analyzers with a reference impedance of 50 Ω. In view of the rapidly evolving technologies for the production of carbon nanotubes based microwave components, whose impedances range from tens to hundreds of k vektorové, current vector analyzers are unusable for measuring the values of such impedances.
Je známa metoda pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků, jejíž princip je zobrazen na obr. 1. Zapojení je tvořené měřenou impedancí 3 vyznačenou pro lepší orientaci na výkrese též jako Ζχ, referenční impedancí 4 vyznačenou na výkrese též jako Z^ vektorovým analyzátorem obvodů 1, zesilovačem 5 a pasivní částí, která je tvořena 3dB 180[stupňovým hybridním členem 2 se dvěma protifázovými výstupními branami. K první výstupní bráně tvořící měřicí bránu 10 je připojena měřená impedance 3 a ke druhé výstupní bráně tvořící referenční bránu 11 je připojena referenční impedance 4. Výstupní brána 9 hybridního členu 2 je propojena přes zesilovač 5 s přijímací bránou 7 vektorového analyzátoru obvodů L Budicí brána 6 vektorového analyzátoru obvodů 1 je propojena se vstupní bránou 8 hybridního členu 2. Vektorový analyzátor 1. je zde v zapojeni pro měření koeficientu přenosu. Metoda je založena na tom, že od koeficientu odrazu Γχ měřené impedance 3 je odečtena hodnota referenčního koeficientu odrazu rref, který přísluší referenční impedanci Zref 4. Hodnota referenční impedance 4 nemusí být známa přesně, protože bude popsána při procesu kalibrace. Odečtení se provede pomocí 3dB 180^stupňového hybridního členu 2 zapojeného podle obr. 1. Rozdílový signál se zesílí pomocí zesilovače 5 a je přiveden na přijímací bránu 7 vektorového obvodového analyzátoru 1 a ten ho změří jako koeficient přenosu S21 Změřená hodnota koeficientu přenosu je v ideálním případě dána vztahemA method for measuring extreme impedances of microwave circuit elements is known, the principle of which is shown in Fig. 1. The wiring consists of the measured impedance 3 indicated for better orientation in the drawing also as Ζχ, reference impedance 4 also marked Z in the drawing. , an amplifier 5, and a passive portion that is a 3dB 180 [step hybrid member 2 with two anti-phase output gates. The impedance 3 to be measured is connected to the first output gate 10 and the impedance 4 is connected to the second output gate 11. The output gate 9 of the hybrid member 2 is connected via an amplifier 5 to the receiving gate 7 of the vector circuit analyzer L the vector circuit analyzer 1 is connected to the input gate 8 of the hybrid member 2. The vector analyzer 1 is here connected to measure the transmission coefficient. The method is based on deducting from the reflection coefficient Γ χ of the measured impedance 3 the value of the reference reflection coefficient r re f, which corresponds to the reference impedance Z ref 4. The reference impedance value 4 may not be known precisely, Subtraction is made with the 3dB 180-degree hybrid member 2 connected according to Fig. 1. The difference signal is amplified by the amplifier 5 and is applied to the receiving gate 7 of the vector circuit analyzer 1 and measured it as the transmission coefficient S21. given by the relationship
S - —= —(r —Γ )S - - = - (r - Γ)
- r, V x 1 ref /’ a, 2 (3) kde a1 a b2 je dopadající a vystupující napěťová vlna, G je hodnota napěťového zisku zesilovače 5. Pokud jsou hodnoty měřeného a referenčního koeficientu odrazu přibližné stejné, je výsledný rozdílový signál velmi malý a lze ho tedy výrazně zesílit. Tím je získána vysoká citlivost koeficientu přenosu S2i na změny měřené impedance Zx.- r, V x 1 ref / 'a, 2 (3) where a1 and b2 is the incident and output voltage wave, G is the amplifier voltage gain value 5. If the measured and reference reflection coefficient values are approximately equal, the resulting difference signal is very small and can therefore be significantly strengthened. This results in a high sensitivity of the transmission coefficient S 2 i to the variation of the measured impedance Zx.
Šířka frekvenčního pásma a velikost maximálního použitelného zisku zesilovače je u této metody dána především kvalitou použitého 180stupňového hybridního členu - jeho frekvenčním pásmem, amplitudovou a fázovou nesymetrií jeho výstupů a izolací mezi jeho branami. Dalším omezením může být i realizace referenční impedance. Ta může být s výhodou tvořena v případě požadavku měření velmi malých impedancí posuvným zkratem. Při požadavku na měření velmi vysokých impedancí by byla vhodná referenční impedance posuvný otevřený konec. Ten ale nelze jednoduše a kvalitně realizovat.The frequency bandwidth and magnitude of the maximum usable gain of the amplifier in this method are given mainly by the quality of the 180-degree hybrid element used - its frequency band, amplitude and phase asymmetry of its outputs and isolation between its gates. Another limitation may be the realization of reference impedance. This can advantageously be formed in case of the requirement of measuring very small impedances by a shunt short circuit. If very high impedance measurements are required, a sliding open end reference impedance would be appropriate. However, it cannot be implemented simply and well.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Výše uvedené nevýhody odstraňuje měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků. Tento systém je tvořen vektorovým analyzátorem obvodů, na jehož přijímací bránu je připojena přes zesilovač výstupní brána pasivní části měřicího systému. Budicí brána vektorového analyzátoru obvodů je spojena se vstupní bránou pasivní části systému. Pasivní část systému má měřicí bránu pro připojení měřené impedance a referenční bránu pro připojení referenční impedance. Podstatou nového řešení je, že pasivní část je tvořena pasivním čtyřbranem sestávajícím ze dvou kvadraturních hybridních členů a dvou děličů výkonu. Vstupní branou je první brána vstupního kvadraturního hybridního členu. Jeho druhá brána je spojena s jedním výstupem referenčního děliče výkonu, jehož vstup je referenční bránou. Třetí brána vstupního kvadraturního hybridního členu výkonu je spojena s jedním výstupem měřicího děliče výkonu, jehož vstup je měřicí bránou. Druhý výstup referenčního děliče výkonu je spojen s třetí branou výstupního kvadraturního hybridního členu, jehož první brána je výstupní bránou a jehož druhá brána je spojena s druhým výstupem měřicího děliče výkonu. Zbývající čtvrtá brána je u vstupního kvadraturního hybridního členu i u výstupního kvadraturního hybridního členu zakončena bezodrazovou impedancí. Referenční dělič výkonu a měřící dělič výkonu jsou tvořeny děliči výkonu se soufázovými a/nebo protifázovými výstupy v libovolném výběruThe above disadvantages are eliminated by a measuring system for measuring the extreme impedances of microwave circuit elements. This system consists of a vector circuit analyzer to which a gateway of the passive part of the measuring system is connected via an amplifier. The vector circuit analyzer excitation gate is connected to the passive part of the system. The passive part of the system has a measuring gate for connecting the measured impedance and a reference gate for connecting the reference impedance. The essence of the new solution is that the passive part consists of a passive quadrilateral consisting of two quadrature hybrid members and two power dividers. The gateway is the first gateway of the input quadrature hybrid member. Its second gate is connected to one output of a reference power divider whose input is the reference gate. The third gate of the input quadrature hybrid power member is connected to one output of the power divider whose input is the measurement gate. The second output of the reference power splitter is connected to a third gate of the output quadrature hybrid member, the first gate of which is the output gate and whose second gate is connected to the second output of the power measurement divider. The remaining fourth gate is terminated by an impedance-free impedance at both the input quadrature hybrid element and the output quadrature hybrid element. The reference power divider and the power divider are made up of power dividers with in-phase and / or anti-phase outputs in any selection
Vyvinuté zapojeni s výhodou nahrazuje v měřicím systému 180stupnový hybridní člen jiným typem pasivního čtyřbranu. Místo původně použitého 180stupňového hybridního členu je pasivní čtyřbran složen z několika komponent. Podstatným rysem nového zapojení je, že nemusí nutně realizovat odečítání obou koeficientů odrazu, ale může realizovat i sčítání obou koeficientů odrazu. To pak umožňuje například použití posuvného zkratu jako referenční impedance i při měření velmi vysokých impedanci.The developed circuit preferably replaces the 180-degree hybrid member in the measuring system with another type of passive quadrilateral. Instead of the 180-degree hybrid member originally used, the passive quadrilateral consists of several components. An essential feature of the new circuit is that it does not necessarily have to realize the reading of both reflection coefficients, but it can also realize the addition of both reflection coefficients. This makes it possible, for example, to use a shunt short-circuit as a reference impedance even at very high impedance measurements.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na obr. 1 je uvedeno principielní schéma měřicího zapojení realizujícího známou metodu pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků. Na obr. 2 je uvedeno principielní schéma modifikované měřicí metody, kde je 180stupňový hybridní člen z obr. 1 nahrazen obecným pasivním čtyřbranem. Na obr. 3 je uvedeno principielní schéma zapojení pasivního čtyřbranu z obr. 2, které využívá dvou kvadraturních hybridních členů a dvou děličů výkonu k realizaci součtu referenčního a měřeného koeficientu odrazu. Na obr. 4 je obdobné zapojení, které využívá dvou kvadraturních hybridních členů a dvou děličů výkonu k realizaci rozdílu referenčního a měřeného koeficientu odrazu.Fig. 1 shows a schematic diagram of a measurement circuitry implementing a known method for measuring extreme impedances of microwave circuit elements. Figure 2 is a schematic diagram of a modified measurement method wherein the 180-degree hybrid member of Figure 1 is replaced by a general passive quadrilateral. Figure 3 shows a schematic circuit diagram of the passive quadrilateral of Figure 2, which uses two quadrature hybrid members and two power dividers to realize the sum of the reference and measured reflection coefficients. Fig. 4 shows a similar circuit that uses two quadrature hybrid members and two power dividers to realize the difference of the reference and the measured reflection coefficient.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Na obr. 2 je schematicky naznačena záměna pasivní části tvořené 180stupnovým hybridním členem 2 z obr.1 za pasivní čtyřbran 12. Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků je zde tvořen vektorovým analyzátorem 1 obvodů, na jehož přijímací bránu 7 je připojena přes zesilovač 5 výstupní brána 9 pasivní části měřicího systému. Budicí brána 6 vektorového analyzátoru 1 obvodů je spojena se vstupní bránou 8 pasivní části systému, která má měřicí bránu 10 pro připojení měřené impedance 3 a referenční bránu 11 pro připojení referenční impedance 4. Pasivní část je zde tvořena pasivním čtyřbranem 12. Zapojení pasivního čtyřbranu 12 měřicího systému se dvěma kvadratumími hybridními členy a dvěma děliči výkonu je uvedeno na obr. 3. Pasivní čtyřbran 12 se skládá ze dvou kvadraturních hybridních členů a dvou děličů výkonu se soufázovými výstupy. Vstupní kvadraturní hybridní člen 15 výkonu je připojen první branou ke vstupní bráně 8 a jeho druhá brána 22 je spojena s jedním výstupem 17 referenčního děliče 13 výkonu, jehož vstup je referenční bránou 11.. Třetí brána 21 vstupního kvadraturního hybridního členu 15 je spojena s jedním výstupem 19 měřicího děliče 14 výkonu, jehož vstup je měřicí bránou 10. Druhý výstup 18 referenčního děliče 13 výkonu je spojen s třetí bránou 23 výstupního kvadraturního hybridního členu 16, jehož první brána 29 je výstupní bránou 9 pasivní části měřicího systému a jehož druhá brána 24 je spojena s druhým výstupem 20 měřicího děliče 14 výkonu. Čtvrtá brána 25 u vstupního kvadraturního hybridního členu 15 je bezodrazově zakončena impedancí 27. Čtvrtá brána 26 u výstupního kvadraturního hybridního členu 16 je bezodrazově zakončena impedancí 28.Fig. 2 schematically shows the replacement of the passive part consisting of the 180-degree hybrid member 2 of Fig. 1 by the passive quadrilateral 12. The measuring system for measuring the extreme impedances of microwave circuit elements is here formed by a vector circuit analyzer 1 to its receiving gate 7 connected via an amplifier. 5 shows the output gate 9 of the passive part of the measuring system. The excitation gate 6 of the vector circuit analyzer 1 is connected to the input gate 8 of the passive part of the system which has a measuring gate 10 for connecting the measured impedance 3 and a reference gate 11 for connecting the reference impedance 4. The measuring system with two quadrature hybrid members and two power dividers is shown in Fig. 3. The passive quadrature 12 consists of two quadrature hybrid members and two power dividers with common-phase outputs. The input quadrature hybrid power member 15 is connected by the first gate to the input gate 8 and its second gate 22 is connected to one output 17 of the power reference divider 13 whose input is the reference gate 11. The third gate 21 of the input quadrature hybrid member 15 is connected to one the output 19 of the power metering divider 14 whose input is the metering gate 10. The second output 18 of the power reference divider 13 is connected to the third port 23 of the output quadrature hybrid member 16, the first port 29 being the output port 9 of the passive part of the metering system and the second port 24 it is connected to the second output 20 of the power measurement divider 14. The fourth gate 25 of the input quadrature hybrid member 15 is impeded by impedance 27. The fourth gate 26 of the output quadrature hybrid member 16 is impeded by impedance 28.
Při buzení do vstupní brány 8 je vstupní signál rovnoměrně rozdělen vstupním kvadraturním hybridním členem 15 na dva signály se vzájemným 90° fázovým posuvem mezi měřicí dělič 14 výkonu, jehož vstup tvoří měřicí bránu 10 čtyřbranu, a referenční dělič 13 výkonu, jehož vstup tvoří referenční bránu 11 čtyřbranu. To znamená, že signál procházející ze vstupní brány 8 vstupním kvadraturním hybridním členem 15 na jeho třetí bránu 21 je o 90° fázové opožděn oproti signálu procházejícímu ze vstupní brány 8 vstupním kvadraturním hybridním Členem 15 na jeho druhou bránu 22. Signál odražený od měřené impedance 3 připojené k měřicí bráně 10 přichází na druhou bránu 24 výstupního kvadraturního děliče 16 výkonu na jehož třetí bránu 23 přichází signál odražený od referenční impedance 4 připojené k referenční bráně 1L V důsledku dalšího 90° fázového zpoždění mezi třetí bránou 23 výstupního kvadraturního hybridního členu 16 a první bránou 29 výstupního kvadraturního hybridního členu 16 jsou pak oba signály výstupním kvadraturním hybridním členem 16 sečteny ve fázi a vystupují z výstupní brány 9.When driven to the input gate 8, the input signal is equally divided by the input quadrature hybrid member 15 into two 90 ° phase shift signals between the power metering divider 14 whose input constitutes the quadrature measuring port 10 and the power reference divider 13 whose input forms the reference port 11 four-port. That is, the signal passing from the input gate 8 by the input quadrature hybrid member 15 to its third gate 21 is 90 ° phase delayed compared to the signal passing from the input gate 8 by the input quadrature hybrid member 15 to its second gate 22. The signal reflected from the measured impedance 3 connected to the metering gate 10 arrives at the second gate 24 of the output quadrature power divider 16 at the third gate 23 receiving a signal reflected from the reference impedance 4 connected to the reference gate 11L due to an additional 90 ° phase delay between the third gate 23 of the output quadrature hybrid member 16 and the first through the gate 29 of the output quadrature hybrid member 16, then both signals of the output quadrature hybrid member 16 are summed in phase and output from the output gate 9.
Přenos tohoto zapojení mezi vstupní branou 8 a výstupní branou 9, a tím tedy i měřený přenos celého zapojení měřicího systému, je v ideálním případě úměrný součtu referenčního a měřeného koeficientu odrazuThe transmission of this circuit between the input gate 8 and the output gate 9 and hence the measured transmission of the entire measurement system connection is ideally proportional to the sum of the reference and measured reflection coefficients
S„.a(r,+r,r), (4) kde koeficient a zahrnuje rozbočovací útlumy děličů výkonu. Referenční koeficient odrazu je pak nutné zvolit jako rref*-F,. (5)S '.a (r, + r, r ), (4) where the coefficient a includes the diverting attenuation of the power dividers. The reflection coefficient should then be chosen as r ref * -F ,. (5)
To právě umožňuje například použít běžně dostupný posuvný zkrat jako referenční impedanci při měření vysokých impedancí.This makes it possible, for example, to use a commercially available shunt short-circuit as a reference impedance when measuring high impedances.
Pro správnou činnost tohoto zapojení je výhodné, aby všechny děliče výkonu měly mezi svými výstupy co největší izolaci, což například splňuje Wilkinsonův dělič výkonu s izolací typicky cca 18 dB. Výhodné je také, aby vstupní kvadraturní hybridní člen 15 měl co největší izolaci mezi vstupní bránou 8 a čtvrtou bránou 25, respektive mezi jeho třetí bránou 21 a druhou bránou 22 a aby výstupní kvadraturní hybridní člen 16 měl co největší izolaci mezi svojí třetí bránou 23 a druhou bránou 24, respektive mezi jeho čtvrtou bránou 26 a první bránou 29.For proper operation of this wiring, it is advantageous that all power dividers have as much insulation as possible between their outputs, which, for example, meets the Wilkinson power divider with an insulation typically of about 18 dB. It is also preferred that the input quadrature hybrid member 15 has the greatest possible insulation between the input gate 8 and the fourth gate 25, respectively, between its third gate 21 and the second gate 22, and that the output quadrature hybrid member 16 has the greatest insulation between its third gate 23 and a second gate 24, respectively between its fourth gate 26 and the first gate 29.
Zapojení lze použít tak, že vstupní brána 8 je vstupní branou a brána 9 je výstupní branou pasivního čtyřbranu 12, nebo v obráceném směru tak, že brána 9 je vstupní branou a vstupní brána 8 je výstupní branou pasivního čtyřbranu 12, tj. brána 9 je spojena s budicí bránou 6 vektorového analyzátoru a vstupní brána 8 je propojena se zesilovačem 5.The wiring may be used such that the gateway 8 is the gateway and the gateway 9 is the gateway of the passive quadrature 12, or in the reverse direction such that gateway 9 is the gateway and the gateway 8 is the gateway of the passive quadrilateral 12, connected to the excitation gate 6 of the vector analyzer and the input gate 8 is connected to the amplifier 5.
Odlišné zapojení pasivního čtyřbranu 12 je uvedeno na obr. 4. Pasivní čtyřbran 12 se opět skládá ze dvou kvadraturnich hybridních členů a dvou děličů výkonu se soufázovými výstupy. Vstupní kvadraturní hybridní člen 15 výkonu je připojen první branou ke vstupní bráně 8 a jeho druhá brána 22 je spojena s jedním výstupem 17 referenčního děliče 13 výkonu, jehož vstup je referenční bránou 1_1. Třetí brána 21 je spojena s jedním výstupem 19 měřicího děliče 14 výkonu, jehož vstup je měřicí bránou 10. Druhý výstup 18 referenčního děliče 13 výkonu je spojen s třetí bránou 23 výstupního kvadraturního hybridního členu W, jehož čtvrtá brána 26 je výstupní bránou 9 a jehož druhá brána 24 je spojena s druhým výstupem 20 měřicího děliče 14 výkonu. Čtvrtá brána 25 u vstupního kvadraturního hybridního členu 15 je bezodrazově zakončena impedancí 27. První brána 29 u výstupního kvadraturního hybridního členu 16 je bezodrazově zakončena impedancí 28.A different connection of the passive quadrature 12 is shown in Fig. 4. The passive quadrature 12 again consists of two quadrature hybrid members and two power dividers with common-phase outputs. The input quadrature hybrid power member 15 is connected by the first gate to the gate 8 and its second gate 22 is connected to one output 17 of the power reference divider 13, whose input is the reference gate 11. The third gate 21 is connected to one output 19 of the power measurement divider 14 whose input is the measurement gate 10. The second output 18 of the reference power divider 13 is connected to the third gate 23 of the output quadrature hybrid member W whose fourth gate 26 is the output gate 9 and the second gate 24 is connected to the second output 20 of the power divider 14. The fourth gate 25 of the input quadrature hybrid member 15 is impedancelessly terminated with impedance 27. The first gate 29 of the output quadrature hybrid member 16 is impedancelessly terminated with impedance 28.
Při buzení do vstupní brány 8 je vstupní signál rovnoměrně rozdělen vstupním kvadraturním hybridním členem 15 s vzájemným 90° fázovým posuvem mezi měřicí dělič 14 výkonu, jehož vstup tvoří měřicí bránu 10 čtyřbranu, a referenční dělič 13 výkonu, jehož vstup tvoří referenční bránu 11 čtyřbranu. To je signál procházející ze vstupní brány 8 vstupním kvadraturním hybridním členem 15 na jeho třetí bránu 21 je o 90° fázově opožděn oproti signálu procházejícímu ze vstupní brány 8 vstupním kvadraturním hybridním členem 15 na jeho druhou bránu 22. Signál odražený od měřené impedance 3 připojené k měřici bráně 10 přichází na druhou bránu 24 výstupního kvadraturního děliče výkonu 16 na jehož třetí bránu 23 přichází signál odražený od referenční impedance 4 připojené k referenční bráně 11 V důsledku dalšího 90’ fázového zpoždění mezi druhou bránou 24 a čtvrtou bránou 26 na výstupním kvadraturním hybridním členu 16 jsou pak oba signály odražené od měřené impedance 3 a referenční impedance 4 výstupním kvadraturním hybridním členem 16 sečteny v protifázi a vystupují z výstupní brány 9.When excited to the input gate 8, the input signal is equally divided by the input quadrature hybrid member 15 with 90 ° phase shift relative to each other between the power metering divider 14 whose input constitutes the quadrature measurement port 10 and the power reference divider 13 whose input constitutes the quadrant. This is the signal passing from the input gate 8 by the input quadrature hybrid member 15 to its third gate 21 is 90 ° phase delayed compared to the signal passing from the input gate 8 by the input quadrature hybrid member 15 to its second gate 22. The signal reflected from the measured impedance 3 connected to the measuring gate 10 arrives at the second gate 24 of the output quadrature power splitter 16 at the third gate 23 receiving a signal reflected from the reference impedance 4 connected to the reference gate 11 due to an additional 90 'phase delay between the second gate 24 and the fourth gate 26 on the quadrature output 16, then both signals reflected from the measured impedance 3 and the reference impedance 4 by the output quadrature hybrid member 16 are summed in counter-phase and output from the output gate 9.
Přenos tohoto zapojení mezi vstupní branou 8 a výstupní branou 9, a tím tedy i měřený přenos celého zapojení měřicího systému, je v ideálním případě úměrný rozdílu referenčního a měřeného koeficientu odrazu s„ -r„f). (6) kde koeficient a zahrnuje rozbočovací útlumy děličů výkonu. Referenční koeficient odrazu je pak nutné zvolit jako (7)The transmission of this circuit between the input gate 8 and the output gate 9, and hence the measured transmission of the entire measurement system connection, is ideally proportional to the difference of the reference and measured reflection coefficients with "-r" f ). (6) where coefficient a includes the diverting attenuation of the power dividers. The reflection coefficient should then be chosen as (7)
Uvedené příklady nejsou však konečné, avšak jedná se o nejvýhodnější zapojení. Teoreticky je možné realizovat i všechny další možné varianty, tedy kdy jsou oba děliče výkonu protifázové, nebo jeden je soufázový a jeden protifázový.However, these examples are not final, but are the most advantageous engagement. Theoretically, it is possible to realize all other possible variants, ie when both power dividers are anti-phase, or one is in-phase and one is in phase.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zapojení pasivního čtyřbranu pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků se dvěma kvadraturnimi hybridními členy a dvěma děliči výkonu se soufázovými, případně s protifázovými, výstupy jsou při použití s metodou pro měření extrémních impedanci mikrovlnných obvodových prvků využitelná zejména při přesném měření velmi malých a velmi velkých impedancí, jako například v případě impedancí mikrovlnných prvků vyrobených na bázi uhlíkových nanotrubic, jejichž impedance se pohybují v řádech desítek až stovek kQ.Connection of passive quadrilateral for measurement of extreme impedances of microwave circuit elements with two quadrature hybrid elements and two power dividers with common or counter-phase outputs, when used with the method for measuring extreme impedance of microwave circuit elements, can be used especially for accurate measurement of very small and very large impedances , such as in the case of impedances of carbon nanotube-based microwave elements whose impedances range from tens to hundreds of kQ.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090771A CZ2009771A3 (en) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090771A CZ2009771A3 (en) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ302218B6 CZ302218B6 (en) | 2010-12-29 |
| CZ2009771A3 true CZ2009771A3 (en) | 2010-12-29 |
Family
ID=43383261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090771A CZ2009771A3 (en) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2009771A3 (en) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB889899A (en) * | 1960-12-09 | 1962-02-21 | Mullard Ltd | Microwave impedance-discriminating devices |
| US4489271A (en) * | 1979-01-15 | 1984-12-18 | Riblet Gordon P | Reflection coefficient measurements |
| US4680538A (en) * | 1985-01-15 | 1987-07-14 | Cornell Research Foundation, Inc. | Millimeter wave vector network analyzer |
| GB2409049B (en) * | 2003-12-11 | 2007-02-21 | Agilent Technologies Inc | Power measurement apparatus and method therefor |
| DE102006005040A1 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-09 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Network analyzer with switchable bridge |
| JP2009058348A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Campus Create Co Ltd | Measurement method using vector network analyzer, and calibration method and program of the same |
| CZ301389B6 (en) * | 2007-10-11 | 2010-02-10 | Ceské vysoké ucení technické - Fakulta elektrotechnická | Circuit arrangement for measuring extreme impedances of microwave circuit elements |
-
2009
- 2009-11-19 CZ CZ20090771A patent/CZ2009771A3/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ302218B6 (en) | 2010-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6556930B2 (en) | Vector network analyzer | |
| US10523166B2 (en) | Differential amplifier with modified common mode rejection, and to a circuit with an improved common mode rejection ratio | |
| CN101512373B (en) | Error factor identification device, method, output correction device having the device, and reflection coefficient measuring device | |
| US9841449B2 (en) | Apparatus and method for cable phase correction for vector analyzer remote heads | |
| CN104515907A (en) | Scattering parameter testing system and implementation method thereof | |
| US7936173B2 (en) | Method for direct measurement of the mixed-mode scattering matrix with a vectorial network analyzer | |
| JP2008164418A (en) | Vector network analyzer, and measuring method and program using this | |
| CZ301389B6 (en) | Circuit arrangement for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| US7161358B1 (en) | Impedance analyzer | |
| Mubarak et al. | Noise behavior and implementation of interferometer-based broadband VNA | |
| CZ2009771A3 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| CZ302217B6 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| CZ2009772A3 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| JP2006504960A (en) | How to measure the scattering parameters of a multiport device under test using a multiport network analyzer with a non-sinusoidal measurement signal | |
| Jargon et al. | Nonlinear large-signal scattering parameters: Theory and applications | |
| CZ20402U1 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| CZ20405U1 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| CZ20404U1 (en) | Measuring system for measuring extremal impedances of microwave circuit elements | |
| RU2494408C1 (en) | Measuring device of scattering parameters of four-pole at ultra-high frequency | |
| US3755733A (en) | Microwave absorption moisture gauge | |
| CZ2009773A3 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| EP3955011B1 (en) | Phase shift and gain measurement apparatus | |
| CZ20403U1 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements | |
| Pisani et al. | A unified calibration algorithm for scattering and load pull measurement | |
| CZ2010392A3 (en) | Measuring system for measuring extreme impedances of microwave circuit elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20181119 |