PL159487B1 - Czterostanowy dwuzakresowy przelaczany uklad mikrofalowy do pomiaru reflektancji PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Czterostanowy dwuzakresowy przelaczany uklad mikrofalowy do pom iaru reflektancji, zawie- rajacy sprzegacz kwadraturowy, do którego wrót wejsciowych dolaczony jest generator, zas do pier- wszych wrót sprzezonych z wrotami wejsciowymi dolaczony jest tlumik, a do wrót izolowanych dola- czony jest detektorowy miernik mocy, który doko- nuje pomiaru czterech wartosci mocy, na podstawie których obliczana jest mierzona reflektancja za pomoca mikroprocesora, znamienny tym, ze do wrót wyjsciowych tlumika ( T ) dolaczone sa wrota wejsciowe pierwszego bloku przelaczanego (BP1), zas do wrót sprzezonych z wejsciem sprzegacza kwadraturowego (SKW) dolaczone sa wrota wejs- ciowe drugiego bloku przelaczanego (BP2), przy czym pierwszy i drugi blok przelaczany (BP1, BP2) sa identyczne i kazdy zawiera na wejsciu pierwsza diode kluczujaca (DK1', DK1") polaczona poprzez pierwszy odcinek linii o zadanej impedancji (ZO 1) i dlugosci (11) z druga dioda kluczujaca (DK2', DK2"), która jest polaczona poprzez drugi odcinek linii o zadanej impedancji (ZO 2) i dlugosci (12) z trzecia dioda kluczujaca (DK3', DK3") dolaczona do wrota pomiarowego ( x', x"). PL PL PL

Description

Przedmiotem oynalazku jest jzteΓosłanowy douzakresooy przełączany układ mikrofalGo/ do pomiaru reflektancji.

Znane z polskich opisów patentowych nr 155 471 oraz nr 158 280 trójwrotowe przełączane ampPitudowo i fazowo mikrofaOowe układy do pomiaru reflektancji składają się ze sprzęgacza kieuunkowego, do którego wrót wejściowych dołączony jest generator, zaś do pary wrót sprzężonych z wrotami wejściowymi dołączony jest odpowiednio, do jednych wrót sprzężonych trójstanowy układ odbijający o przełączanej fazie, a do drugich wrót sprzężonych wejście dwustanowego przełącznika amDliiuay, do wyjścia którogo dołącza się mierzony jednowrotnik o nieznanej reflektancji. W stanie, w którym przełącznik amplitudy nie przepuszcza fali, moc tej fali wydziela się w dopasowanej rezystancji lub odbija się od wejścia przełącznika ampU tudy i jest kieoowana do wrót izo^-wanych sprzęgacza. Fala dochodząca do wejścia układu odbijającego o przełączanej fazie odbija się i także jest kierowana do wrot izoEwanych s^przęgacza, do Jctróycii ^doł^ączony jest ^detektorowy miernik mocy, który mierzy moc odniesienia.

159 487

W stanie, w którym przełącznik amplitudy przepuszcza falę, fala ta przechodzi przez tłumta, odbija aię oa mierzonej refleMancj i, z powratem przechodzi ^przez tłumik i jest ^kieoowar.a do wrót izolowanych sprzęgacza. Jednocześnie druga fala odbita o^d wrijt wejściowych trój etanowego układu odbijającego o ^przełączanej fazie jeat także Merowana ^do wrót; izolowanych ^sprzęga^cz^a, ^gdzie detektorowy miernik mocy mierzy wartotai mocy odpowiadające sumie dw^óch fal w kolejno następujących po sobie trzech stanach fazowych trój st;aⁿowego układu odbijającego. Po zmierzeniu moc^y odniesienia oraz moc^y odpowiadającym trzem talejnym stanom fazowym trój stanowego ^układu odbijającego obliczana jest zespolona wartość reflektancji badanego jednowrotnika za pomo^cą Mkroprocesora.

Układy trójwrctowe mogą służyć do pomiaru reflektancji dowolnego jednowrotnika ^paaywne^go (moduł re^flektancji nie ^przekracza jedności) jednak wskutek tego, że fala odbita od wejtaia badanego jednowrotnika dwukrotnie przechodzi przez tłumta, pomiar re^f lektancj i o małych modułach jest niedok:ładn^y.

^Układ według wynalazku wyrMnia się tym, ^że ^do wriSt wy jściowych tłumika dołączone są wrota wejściowe piewuszego ^bloku przełączanego, zaś ^do wr^ót s^pr^zę^żo^nych z wejściem sprzęgacza kwadraturowego dołączane są wrota wejściowe dru^giego bloku przełączanego. Pieraszy i ^dru^gi ^blok przełączany są identycznie i każdy zawiera na wejtaiu ^pierwszą <iiodę Muczującą połączoną poprzez piaraszy odcinek linii o za^danej impedancji i długości z drugą Modą Muczującą, która jest połączona poprzez ^dru^gi odcinek linii o za^danej impedancji i dłu^gości z trzecią diodą Muczującą Młączoną do wrota poMarowe^go.

Korzystnie jest jeMi wrota ^pmiarowe połączone poprzez pierwszy ^blok przełączany z tłmikiern połączone są z mierzoną reflektancją o dowolnej wartotai modułu, natomiast; wrota pomiarowe połączone poprzez drugi ^blok przełączany z wrotami sprzężonymi z wejściem sprzęgacza twadraturowego, połączone s^ą z mierzoną reflektancją o małej wartości modułu.

Dzi^ęki zastosowaniu dw<5c^h jednakowych przełączanych trójdiodow^ych utaadów odbijających lub tranami tujących falę utworzono czterowrotnik do pomiaru reflektancji o dwttah zaMesach pomiarow^yc^h, odpowiadający dużym i małym modułom reflektancji. Dzięki temu znacznie poprawia się dolcładność wyznaczania re^flektancji o małych modułach w porównaniu do pomiaru przy użyciu trójwrotawego układu pomiarowe^go.

frzedmiot; wynalazku jest uwidoczniony w ^przykładzie wykonania na rysunta, ^który przedstawia czterowrotowy dwuzakresowy układ do ^pomiaru re^flektancji.

Czterowrotowy dwuzaltresowy ^przełączany układ do pomiaru reflektancji zawiera sprzęgacz taadraturowy SKl^ do wrat we jściowych ¹ tego s^przęgacza douczony jest ^generator G, a wr<5t sprzężonych 2 z wej^ściem sprzęgacza SKW douczone jest wej^ście tłumika T, do Mórego wrijt wyjściowych dołączone s^ą wrota wejtaiowe bloku przełączanego B^p1, natomiast do wrót sjorzęzonych 3 z wejściem sprzęgacza ^sKh dołączone są tazpośrednio wrota wejściowe tiloku przełączanego BF2, Móry jesc identycznv jak clok dpi. ^W przypadku’ cor-iaru jednowrotnika o dużej warto^ści modułu reflektancji dołączany jest on do wrota pomiarowego fi *^bloku ^przełączanego 3PΊ, natomiast w przypadku pomtaru Jednowrotnika o małej wartotai modułu reflektancji może on także byó ^dołączony do wrota pomiarowego , ale ^puniar ^bęazie mniej dokładny. Dla zwiększenia dokładności pomiaru wejtaie ^badanego jednowrotnika dołączane jest do wrota pomiarowego fx'*bloku przełączanego B^p2. Do wr^ói izotawanych 4, z wejściem s^przęgacza kwadra turowego ^SKW dołączony jest detektorowy Miernik mocy ^p.

159 487

Pomiar reflektancji o dużym module R. jednowrotnika dołączonego do wrota

Γι * j _ _ x odiiywa się tak, że najpierw» obie kody kluczujące DK1 oraz

DK1 'polaryzuje żę tak, ^że fale padające na wejścia koków przełączanych BP1 oraz BP2 odbijają się o^d tych diod (zwarcie albo rozwarcie toru ^w zależności o^d tego, czy diody są ^włączone w tor równolegle czy szeregowo) i sumują ^we wrotach izolowanych 4 sprzęgacza kwadraturowego SKW.

Miernik mocy P mierzy wówczas moc odniesienia P_Q. Nastę^pnie ^przełączana jest dioda ^DK1 ' oraz tak ^polaryzowana jest dioda DK2'i DK3' bloku ^włączanego BP1, a^by fala z wrót ² s^przęgacza ^{SKW p}rzez tłumik T oraz blok ^prz^ełączany BP1 dotarła ^do wriit wyjściowych koku B^p1 i odbiła się od ^wr<ót wejściowych tadanego jednowrotnika (reflektancja ij-j)· ^pala ta wraca nastę^pnie przez kok ^Bp1 oraz tłumik ^T do wrfo izo!. owa nych ⁴ sprzęgacza ^SKW ^gdzie dodaje się z falą odbitą od wejścia koku ^przełączanego 3^p2· Dioda DK3''bloku ^Bp2 jest spolaty z owa na tak, że odbija całkowicie falę (zwarcie lub rozwarcie toru) natomiast diody ^DKl''oraz Dm''są przełączane tak, aty uzyskać trzy stany fazowe na wejtaiu koku BP2, a mianowicie 1 stan ¹ - koda DK1''odbija falę stan ² - dioda ^DK1 ' 'przepuezcza falę, lttóra odbija się o^d diody ^DK2 stan 3 - diody DKl''oraz ^DK2 ''przepuszczają falę, Źóra odbi.ja się od diody ^DK3

Dla uz^yslcania odpowiednich zależności fazowych na wejtaiu koku B^p2 dobierane s^ą wartotai impedancji taarakterystycznych ZO¹, ZO² oraz długości odcin^ków linii 1¹, l² w ^procesie komputerowego ^projektowania tego układu. Moc mierzona w kolejnych trzech stanach fazowych koku ^3p2 ^przez detektorowy miernik moc^{y p} wyraża się zależnowią:

3P2 gdzie: cC - tłumienie tłumika (liczba niemianowana), (B ^ściowa koku przełączanego BP2,

ΓβΡ2 = | Γβϊ>2

- reflektancja wejBP2

Dla talejnych stanów fazowych koku B^P2 argumenty jego reflektancji wej^ściowych wynoszą ^ψ Blok B^P2 należy tak projektować, aoy talejne wartości różniły się co najmniej o 45°· ^Zes^polona wartość reflektancji Γχ1 oblicza się za pomoc^ą miźoprocesora na odstawie zmierzonych wartości moc^{y P}Q, P,j, ^Pg, ^P y ^Prz^y czym uprzednio skaluje się czte oowrotowy ulcład ^pomiarowy za pomoc^ą reflektancji wzorcowjh dołączonych do wyjtaia bloku BPI.

W przypadku pomiaru reflektancji o małym module jednowrotnika dołączonego do wriót wyjściowych koku ^BP2 pomiar moc^y odniesienia ^ρθ ld^by^oa się identycznie jak w opisanym wyżej przypadku reflektancjji o dużym module Γ^.]· Pomiar ^pozostałych wartości moc^{y P}-|, ^P2, ^{P j} otaywa się w stanie koku przełączanego 3F2, w którym wszystkie trzy diody DK1',' ^DK2'', ^DK3 ''przepuszczają falę, ⁿai;oiia3t w bloku przełączanym ³?1 dioda ^DK3'odoijs falę, ? trzy stany fazowe ⁿa ^wej^ściu tego koku uz^yskiwane s^ą zmienia jąc ^polaryzację diod Dk ' oraz ^DK2 'tak aty:

- ^w stanie ¹ dioda DK1 'odbijała falę,

- ^w stanie 2 dioda Dk ' ^przepuszczała falę, która odbija się od diody DK2',

- ^w stanie 3 obie diody DX1' oraz DK2 ' przepuszczają falę, lctóra odbija się od diody DK3 .

159 487

Moc mierzona w kolejnych trzech stanach fazowych bloku przełączanego

BP1 przez detektorowy miernik mocy ^p wyraża się w tym przypadku zależnością!

c<² % ♦ ds²

Γ

BP1

Zespoloną wartość reflektancj i oblicza się za ^pomocą mi^kroprocesora na podstawie zmierzonych wartości mocy P_Q, P_1t P^ ty przy czym uprzednio slcaluje się czterowrotowy układ ^pomiarowy za ^pomoc^ą reflektancji wzorcow^ych dołączonych ^do wrót wyjściowych bloku przełączanego BP2.

Z ^powyższ^ych zależności ^pierwszej i drugiej oraz ze znanej teorii wielowrotników ^pomiarowych wynika, że o^pisany czterowrotowy dwuzakresowy układ pomiarowy, ^do którego wr^ót wyjściowych bloku ^Bp1 dołączono re^f lektanc ję może zderzyć tą re^flektancję, jednak ze względu na to, że wartość tłumienia ds tłumika jest mniejsza o^d jedności, polary re^flektancji o małych modułach będą niedokładne. Dokładność wyznaczenia re^flektancji o małym module, ^doł^ączoinej ^do wr<5t wyjściowych tooku ^przełączanego ^Bp2 jest, Jak wynika z zależⁿości trzeciej znacznie większa, ^gdyż tym razem nieznana reflektancja nie jest mnożona, jak we wzorze ^piew/szym ale jest dzielona ^przez kwadrat tłumienia tłumika . Ka przykład dla typowego tłumika 3-decybelowego dt

Wobec tego czterolcrotnie zwiększa się wpływ mierzonej wartości I χ na mierzone moce ^ρ^, jeśli jednowrotnik o małej wartości modułu re^flektancji dołączony jest do wyjtoia tooku 3P2 zgodnie z trzecią zależnotoią zamiast do wyjtoia tooku ^Bp1. Natomiast ^do^bre warunki ^pomiaru w tym ^przypadku uz^yskiwane s^ą tylko, gdy:

podczas ^gdy pomiar re^flektancji jednowrotnika dołączonego do wyJ^ścia ^bloku ^Bp1 może się od^bywać ^dla dowolnych warto^ści reflektancji Γχ·,» ^byl®by tylko mierzony Jednowrotnik ^był ^pasywny, czyli

Claims (3)

1. Czteroaaanooy douzakresooy przełączany układ mikrofalooy do pomiaru reflektancji, zawierający sprzęgacz kwadraturooy,do którego orót oejściooych dołączony jest generator, zaś do pieioazych orót sprzężonych z orotami oejściooymi dołączony jest tłumik, a do orót izolooanych dołączony Jest detektorooy miernik mocy, który dokonuje pomiaru czterech oartości mocy, na podstaoie których obliczana jest mierzona reflektancja za pomocą mikroprocesora, znamienny tym, że do orót oyjściooych tłumika /T/ dołączone są orota oejściooe pieoszego bloku przełączanego /BPI/, zaś do orót sprzężonych z oejściem sprzęgacza koadraturooego /SKW/ dołączone są orota oejściooe drugiego bloku przełączanego /BP2/, przy czym pieioszy i drugi blok przełączany /BPI, BP2/ są identyczne i każdy zaoiera na oejściu pieioszą diodę kluczującą /DKl', DKi7 połączoną poprzez pieioszy odcinek linii o zadanej impedancji /Z01/ i długości (n) z drugą diodą kluczującą /DK2*, DK2'7, która jest połączona poprzez drugi odcinek linii o zadanej impedannci /Z02/ i długości /12/ z trzecią ^diodą kluczującą /^DK3, ^DK3/ dołączoną do orota pomiarooe^go ^/ fx fl*7·

2. Układ oedług zaatrz. 1, znamienny tym, że orota pomiarooe ^/ Γχ 7 połączone ^poprzez ^pi.eiosz^{y b}lok przełączaj /BP1/ z tłumkiem /T/ połączone są z mierzoną reflektancją o dowoonej oartości modułu.

3. Układ oedług zaatrz. 1, znamienny tym, że wrota pomiarooe / Γϊ ' ^{7 p}oł^ączone poprzez drugi ^blok przełączaj ^/BP²^ z or^mi sprzężonymi z oejściem sprzęgacza kwadratu^o^ego /UTS/ połączone są z mierzoną reflektanc ją o małej oartości moclułu.