NO151343B - Anordning for mikroboelgemaaling - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en måleanordning

som omfatter midler for å utlede effekt ved et gitt punkt på en tilpasset mikrobølgefrekvens-transmisjons-

linje som har en karakteristisk impedans Zg, og nærmere bestemt slike anordninger som utleder effekt gjennom en shunt ved et forutbestemt punkt langs en tilpasset transmisjonslinje for å bestemme effektnivået som sendes over linjen og å måle karakteristikken for det korresponderende signalet ved bruken av en standard impedans målingsport.

Det er kjent at begge slike funksjoner kan utføres uav-

hengig under anvendelsen av to kaskadekoblede direktive koblere, men dette er en kostbar og vanskelig løsning,

særlig ved frekvenser over 4 GHz.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe

denne ulempe, samtidig som uavhengigheten av begge de nød-vendige funksjoner opprettholdes urider anvendelsen av en enkelt ikke-direktiv krets.

Følgelig tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et måleinstrument som er istand til å utlede effekt ved et gitt punkt langs en tilpasset mikrobølgetransmisjonslinje, hvilken har en karakteristisk impedans lik Zq. De for opp-finnelsen kjennetegnende trekk vil fremgå av de etter-

følgende patentkrav samt av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til vedlagte tegning.

Tegningen gir en skjematisk fremstilling av måleanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I figuren har en ende av dobbeltlinjen 1 en karakteristisk impedans Zq og mates av en signalgenerator 2 som har en indre impedans Z^. Dobbeltlinjen er lukket ved den andre enden ved hjelp av en motstand 3 som har en impedans lik Z^.

Ved et punkt 4-4' på denne linjen er det koblet ved hjelp av

en shunt, en linjeseksjon 5 som har en karakteristisk impedans Z2 koblet ved sin ende 6-6' til en andre linjeseksjon 7 som har

en karakteristisk impedans Z^, hvis ender 8-8' er koblet dels til en diode D som har en impedans ZQ i serie med en motstand 10 som har en impedans Zr/og dels til klemmer 9-9' via en motstand 11.

Dioden D og motstanden 10 representerer et detektorsystem som særlig er istand til å gi en typisk spenning for effekten som sendes over linjen 1. Klemmene 9-9<*> er en port gjennom hvilken vanlige måleinstrumenter kan kobles.

Det antas at 7i er bølgelengden for signalet som korresponderer med senterfrekvensen for frekvensspekteret som sendes ©ver linjen 1.

Linjeseksjonene 5 og 7 har identiske elektriske lengder og er lik fl /4.

Impedansen Z4_4, mellom punktene 4-4' er lik ZQ/2 ettersom linje-materen og lastimpedansen er parallell, identiske og lik den karakteristiske impedans ZQ.

Den omformes av linjeseksjonen 5 og sees ved punktet 6-6' som

en impedans Zg_6,, slik at Zg_6, er lik Z2<2>/Z4_4,, dvs.

<Z>6-6' = 2Z2 /2V

På tilsvarende måte, ved enden av den shuntede stub 8-8', er impedansen som sees Zg_81 = Z^/Zg.g./ dvs. Zg_g, = 1^^/ 22^.

Under betingelse at verdien Z, og Z er underlagt ulikheten Zl 2 ^ Z2 2' vil Z8-8' være me9et mindre enn ZQ.

I den grad at lastimpedansen 7,^ for hele anvendelseskretsen

som er koblet til klemmene 8-8' er samme orden som Zq, vil Zc være neglisjerbar for Z8_gI, og de to grenene av anvendelseskretsen vil være uavhengige.

En beregning tilsvarende den som er gjort for Zg_g, gir den følgende verdi for impedansen Z'på grunn av effekten på Zc av linjeseksjonen 7 fulgt av linjeseksjonen 5:

Som et eksempel kan det antas et effekten PM ved klemmene 9-9' ønskes å være 20 dB lavere enn effekten P^. som sendes over linjen 1 ved punktet 4-4', og at måleinstrumentene som er planlagt å bli koblet til klemmene 9-9' har standard inngangsimpedans lik den karakteristiske linjeimpedansen Zq.

Denne antagelse betyr at instrumentene bør da tilpasses matingen ved å gi en Zq impedans til motstanden 11 (på grunn av den neglisjerbare verdi av zg_gi) °9 vec^ å velge en ZR impedans verdi slik at Z_ + Z„ = 2Z_, hvilket vil gi Z_ = Z_. I det ekstreme tilfellet hvor terminalene 9-9' ikke ville bli til-koblet (åpen krets) eller ville være kortsluttet/ ville verdien av Zc endres til henholdsvis 2ZQ eller til 2ZQ/3.

Under disse betingelser viser en enkel beregning at når Z^ Zq, kan den følgende ligning skrives:

Antar man 10 log PM/PE = 20 dB oppnås det følgende:

hvilket tilfredstiller betingelsen Z2 2 ^ 2. Dess lavere PM/P„ forholdet velges, dess bedre blir den betingelsen oppfylt.

Fra det uendelige antall av mulige par av Z-^ og Z^ verdier som kan tilfredstille betingelsen som er angitt i ligning (1) ovenfor, ble en verdi på 78 ohm valgt for Z^ isom et eksempel, hvilket ga en verdi på 16 ohm for Z^, idet nevnte verdier er uavhengige av verdiene av Zq, som ble valgt til å være 50 ohm.

En enkel beregning viser at ved midtfrekvensen, kan effekten PD som påtrykkes dioden D i forhold til effekten P£ som sendes over linjen 1 uttrykkes som følger:

hvor PQ er klart lik PM hvis Zp = ZQ og Z = ZQ.

Beregningen viser også at den maksimale feiltilpassning ved porten 9-9' (enten åpen eller kortsluttet) resulterer i et maksimalt transmisjonstap på 0,3 dB i linje 1, såvel som et minimum returtap på -30 DB (hvis porten er kortsluttet).

Til sist vil frekvensskift på pluss eller minus 30 % i forhold

til senter-frekvensen frembringe en maksimum transmisjonseffekt-økning på 2 dB ved måleporten 9-9' hvor returtapet er minst lik

-20 dB.

Hva angår endringene i effektnivået som påtrykkes detektoren

vil den forbli mindre enn 0,15 dB, under alle betingelser av frekvensskift (± 30 %) eller måleport tilpassning.

Det bør bemerkes at den attraktive yteevne som oppnås ved den foreliggende anordning kan oppnås for en hvilken som helst for-plantningsmodus og for en hvilken som helst karakteristisk impedans.

Utførelsesmåten som er vist i figuren med dobbeltlinjer for enkelt-hets skyld, kan oppnås i praksis ved å anvende en av de mange utformninger som er mer passende for mikrobølger, særlig koaksial-linjer.

Slike anordninger er beregnet for høyfrekvenssignalgeneratorer, særlig lokal oscillasjonsgeneratorer eller for forbindelse ved utgangen av sendere fulgt av en isolator og/eller en tilpasset last.

Claims (3)

1. Måleanordning som omfatter midler for å utlede effekt ved et gitt punkt (4, 4') på en tilpasset mikrobølgefrekvens transmisjonslinje (1) som har en karakteristisk impedans Zq, karakterisert ved at den omfatter en første linjeseksjon (5) med karakteristisk impedanse Z^, hvor en ende av denne er forbundet med nevnte gitte punkt (4, 4'), og en andre linjeseksjon (7) med karakteristisk impedans Z med (Z^) 2 ^ (Z2^ 2' seriekoplet med den første seksjonen, og som har en fri ende (8, 8') forbundet med en belastningskrets, idet den elektriske lengden for nevnte første og andre sek-sjoner er identisk og lik en fjerdedel av bølgelengden av midt-signalet i signalspektrumet som mates til transmisjonslinjen (1) .

2. Måleanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at belastningskretsen omfatter deteksjonsmid-ler (D, 10) dannet av en motstand Z i serie med en impedans (ZQ), som er slik at og omfatter en måleterminal (9, 9') koplet i parallell med deteksjonsmidlene.

3. Måleanordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at målingsterminalen er forbundet med deteksjonsmidlene gjennom en impedans Zq, idet verdien av ZR velges slik at ZR + ZD = 2Z0.