RU2302643C2 - Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method - Google Patents
Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302643C2 RU2302643C2 RU2005116653/28A RU2005116653A RU2302643C2 RU 2302643 C2 RU2302643 C2 RU 2302643C2 RU 2005116653/28 A RU2005116653/28 A RU 2005116653/28A RU 2005116653 A RU2005116653 A RU 2005116653A RU 2302643 C2 RU2302643 C2 RU 2302643C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- terminal
- quadripole
- input
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике СВЧ-измерений и может быть использовано для испытаний СВЧ четырехполюсников, а также в частном случае для их контроля и настройки.The invention relates to techniques for microwave measurements and can be used for testing microwave four-port networks, as well as in the particular case for their control and tuning.
Широко известен способ испытаний по ослаблению сигнала, прошедшего через четырехполюсник, с использованием панорамного измерителя, заключающийся в сравнении мощности измеряемого сигнала, прошедшего через четырехполюсник (РПР), с мощностью опорного сигнала, падающего на его вход (РП). Измеряемое отношение РПР/РП отсчитывается по шкале панорамного измерителя, отградуированного в децибелах [1]. При использовании этого способа сущность настройки четырехполюсника сводится к максимизации контролируемого отношения РПР/РП [1].The test method for attenuating a signal transmitted through a four-terminal network using a panoramic meter is widely known, which consists in comparing the power of a measured signal transmitted through a four-terminal network ( РП ) with the power of a reference signal incident on its input (Р П ). The measured ratio P PR / P P is measured on the scale of a panoramic meter, calibrated in decibels [1]. When using this method, the essence of tuning a four-terminal network is reduced to maximizing the controlled ratio R PR / R P [1].
Основной недостаток данного способа - низкая чувствительность при измерении малых величин ослабления, так как изменение ослабления на сотые доли децибела может привести к изменению на десятые доли КСВН. Зафиксировать изменение ослабления на сотые доли децибела практически невозможно. Кроме того, чувствительность ослабления (РПР/РП) к изменению параметров четырехполюсников резко снижается при увеличении поглощаемой в нем мощности.The main disadvantage of this method is the low sensitivity when measuring small attenuation values, since a change in attenuation by hundredths of a decibel can lead to a change in tenths of VSWR. It is almost impossible to record a change in attenuation by hundredths of a decibel. In addition, the sensitivity of attenuation (R PR / R P ) to changes in the parameters of the four-terminal network decreases sharply with increasing power absorbed in it.
Этому способу и устройству присущ также недостаток, заключающийся в том, что сигнал, прошедший через четырехполюсник (РПР), не дает информации об отраженном от его входа сигнале - степени согласования четырехполюсника по входу. Второй используемый сигнал - падающий на вход четырехполюсника - определяется только генератором панорамного измерителя и никак не характеризует параметры четырехполюсника. Уменьшение ослабления четырехполюсника в данном случае может быть получено как за счет снижения КСВН по входу, так и за счет уменьшения поглощаемой мощности в сосредоточенных диссипативных элементах четырехполюсника (в диодах, резистивных пленках, низкодобротных резонаторах и т.п.) при расположении их в минимуме электрического для параллельного включения и в минимуме магнитного поля для последовательного включения. При этом одному и тому же ослаблению может соответствовать различный КСВН. Таким образом, минимальному ослаблению не соответствует однозначно минимально возможный КСВН.This method and device also has a disadvantage in that the signal passing through the four-terminal network (P PR ) does not provide information about the signal reflected from its input — the degree of matching of the four-terminal device at the input. The second signal used - incident on the input of the four-terminal - is determined only by the generator of the panoramic meter and does not characterize the parameters of the four-terminal. In this case, a decrease in the attenuation of the four-terminal can be obtained both by reducing the VSWR at the input, and by reducing the absorbed power in the concentrated dissipative elements of the four-terminal (in diodes, resistive films, low-Q resonators, etc.) when they are located at the minimum of the electric for parallel switching and at the minimum of the magnetic field for series switching. In this case, the same weakening may correspond to different VSWR. Thus, the minimum possible VSWR does not correspond unambiguously to the minimum attenuation.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ испытаний по КСВН или однозначно связанному с ним коэффициенту отражения, при котором сравнивается мощность измеряемого сигнала, отраженная от входа четырехполюсника (РО), с мощностью опорного сигнала, падающая на его вход (РП) [1].The closest technical solution to the proposed invention is a method for testing for VSWR or unequivocally the associated reflection coefficient at which compares power measured signal reflected from the input quadripole (P O) with a power reference signal incident on its input (P n) [ one].
Сравнение производится с использованием панорамного измерителя, содержащего генератор качающейся частоты, датчик опорного сигнала, подключенный к выходу генератора качающейся частоты, для контроля мощности, падающей на вход четырехполюсника, датчик измеряемого сигнала, включенный между высокочастотным выходом датчика опорного сигнала и входом четырехполюсника, для контроля мощности, отраженной от его входа, согласованную нагрузку, включенную на выходе четырехполюсника, измеритель отношений, подключенный к низкочастотным выходам датчиков опорного и измеряемого сигналов. Измеряемое отношение РО/РП отсчитывается по шкале измерителя отношений, отградуированной в значениях КСВН [1]. При использовании этого способа испытаний сущность настройки четырехполюсника сводится к минимизации контролируемого отношения РО/РП [1].Comparison is made using a panoramic meter containing a sweep frequency generator, a reference signal sensor connected to the output of the sweep frequency generator to control the power incident on the input of a four-terminal device, a measured signal sensor connected between the high-frequency output of the reference signal sensor and a four-terminal input, for power control reflected from its input, the coordinated load included at the output of the four-terminal, ratio meter connected to low-frequency outputs for tchikov the reference and measured signals. The measured ratio P O / P P is calculated on the scale of the ratio meter, graduated in the values of VSWR [1]. When using this test method, the essence of tuning a four-terminal device is reduced to minimizing the controlled ratio P O / R P [1].
Способ испытаний параметров СВЧ четырехполюсников по КСВН на панорамном измерителе, выбранный в качестве прототипа заявляемого способа, является очень эффективным при испытаниях четырехполюсников с небольшим (0,1-0,3 дБ) ослаблением и при равномерном распределении потерь мощности по длине устройства, определяющимися, как правило, потерями на отражение. Способ обеспечивает высокую точность контроля параметров, так как КСВН является наиболее чувствительной величиной к изменению параметров СВЧ четырехполюсника.The test method of the parameters of the microwave four-terminal on VSWR on a panoramic meter, selected as a prototype of the proposed method, is very effective when testing four-terminal with a small (0.1-0.3 dB) attenuation and with a uniform distribution of power losses along the length of the device, defined as As a rule, losses by reflection. The method provides high accuracy control of the parameters, since the VSWR is the most sensitive value to changes in the parameters of the microwave four-terminal network.
Основным недостатком этого способа является резкое снижение чувствительности КСВН к изменению параметров четырехполюсника при увеличении в нем диссипативных потерь. Так, например, если перед реактивным элементом четырехполюсника включены диссипативные элементы с ослаблением, мало зависящим от сопротивлений нагрузки и генератора, то сигнал, падающий на вход четырехполюсника, пройдя через его диссипативные элементы, уменьшится на величину, определяемую их ослаблением, и отразится от реактивного элемента. Отраженный сигнал, пройдя на вход четырехполюсника, также уменьшится на величину ослабления диссипативных элементов. В результате реактивные элементы четырехполюсника становятся развязанными от его входа ослаблением диссипативных элементов и при ослаблении в диссипативных элементах 6-8 дБ практически не влияют на отраженный от его входа сигнал и, соответственно, на КСВН четырехполюсника.The main disadvantage of this method is a sharp decrease in the sensitivity of the VSWR to a change in the parameters of the four-terminal network with an increase in dissipative losses in it. So, for example, if dissipative elements are included in front of the four-terminal reactive element with attenuation slightly depending on the load and generator resistances, then the signal incident on the four-terminal input, passing through its dissipative elements, will decrease by the value determined by their attenuation and will be reflected from the reactive element . The reflected signal passing to the input of the four-terminal network will also decrease by the amount of attenuation of the dissipative elements. As a result, the reactive elements of the quadrupole become decoupled from its input by attenuation of the dissipative elements and, when attenuated in the dissipative elements of 6-8 dB, they practically do not affect the signal reflected from its input and, accordingly, the VSWR of the quadrupole.
Другим недостатком этого способа является отсутствие информации о сигнале, прошедшем через четырехполюсник в нагрузку (РПР). Так же, как и при измерении ослабления, минимальный КСВН может быть получен как за счет уменьшения отраженного сигнала от четырехполюсника с нагрузкой, так и за счет увеличения поглощаемой мощности в сосредоточенных диссипативных элементах четырехполюсника. При этом минимальному КСВН может соответствовать ослабление любой величины.Another disadvantage of this method is the lack of information about the signal that passed through the four-terminal to the load (P OL ). As in the attenuation measurement, the minimum VSWR can be obtained both by reducing the reflected signal from the four-terminal with load, and by increasing the absorbed power in the concentrated dissipative elements of the four-terminal. In this case, the minimum VSWR can correspond to the attenuation of any value.
Таким образом, испытания СВЧ четырехполюсников только по ослаблению или только по КСВН не дают полную информацию о параметрах четырехполюсника и не позволяют получить минимальное ослабление при минимально возможном КСВН при его настройке.Thus, tests of the microwave quadrupole only by attenuation or only by VSWR do not provide complete information about the parameters of the quadrupole and do not allow to obtain the minimum attenuation at the lowest possible VSWR when setting it.
Практический опыт испытаний СВЧ четырехполюсников показывает, что для получения указанного оптимального соотношения между ослаблением и КСВН приходится многократно, поочередно настраивать четырехполюсник по КСВН и ослаблению в процессе его испытаний. Однако даже такая поочередная настройка не всегда обеспечивает минимальное значение ослабления при минимальном КСВН.Practical experience in testing microwave four-terminal networks shows that in order to obtain the indicated optimal ratio between attenuation and VSWR, it is necessary to repeatedly, one by one, adjust the four-terminal according to VSWR and attenuation during its testing. However, even such a sequential adjustment does not always provide a minimum attenuation value with a minimum VSWR.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение трудоемкости операций контроля и настройки четырехполюсников, улучшение качества их параметров и повышение точности измерений за счет увеличения чувствительности контролируемого параметра.The technical result of the claimed invention is to reduce the complexity of control operations and tuning of the four-terminal network, improving the quality of their parameters and improving the accuracy of measurements by increasing the sensitivity of the controlled parameter.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в контроле его параметров путем измерения отношения мощностей сигналов опорного и отраженного от входа четырехполюсника с последующей оценкой его характеристик, причем в качестве опорного сигнала используется сигнал, прошедший через четырехполюсник. В панорамном измерителе для осуществления предлагаемого способа испытаний параметров четырехполюсников, содержащем генератор качающейся частоты, датчик опорного сигнала, включенный в высокочастотный тракт для контроля мощности опорного сигнала, датчик измеряемого сигнала, включенный на входе четырехполюсника, для контроля мощности сигнала, отраженного от входа четырехполюсника, согласованную нагрузку, включенную на выходе высокочастотного тракта, измеритель отношений, подключенный к низкочастотным выходам датчиков опорного и измеряемого сигналов, причем датчик опорного сигнала включен между выходом четырехполюсника и согласованной нагрузкой для контроля мощности сигнала, прошедшего через четырехполюсник, а вход датчика измеряемого сигнала подключен к выходу генератора качающейся частоты.The essence of the invention is to control its parameters by measuring the ratio of the power of the signals of the reference and reflected from the input of the four-terminal network with subsequent evaluation of its characteristics, and the signal passed through the four-terminal network is used as the reference signal. In a panoramic meter for implementing the proposed method for testing the parameters of a four-terminal network containing a oscillating frequency generator, a reference signal sensor included in the high-frequency path for monitoring the power of the reference signal, a measured signal sensor included in the input of the four-terminal network to control the signal power reflected from the input of the four-terminal network the load included in the output of the high-frequency path, a ratio meter connected to the low-frequency outputs of the reference and measurement sensors measured signals, and the reference signal sensor is connected between the output of the four-terminal network and the matched load to control the power of the signal passing through the four-terminal network, and the sensor input of the measured signal is connected to the output of the oscillating frequency generator.
Таким образом, производится измерение отношения мощностей сигнала, отраженного от входа четырехполюсника, к сигналу, прошедшему через него (РО/РПР). Отраженный сигнал несет в себе информацию о степени согласования четырехполюсника с генератором, а прошедший - о вносимых потерях мощности четырехполюсником.Thus, a measurement is made of the ratio of the power of the signal reflected from the input of the four-terminal network to the signal passing through it (P O / P PR ). The reflected signal carries information on the degree of coordination of the four-terminal with the generator, and the last - on the introduced power loss by the four-terminal.
В предлагаемом способе сравнение двух величин, одновременно зависящих от параметров четырехполюсника и изменяющихся в противоположных направлениях при изменении его параметров, приводит к более быстрому изменению измеряемого отношения по сравнению с прототипом и, соответственно, увеличивает его чувствительность контролируемого параметра к изменению параметров четырехполюсника.In the proposed method, a comparison of two quantities that simultaneously depend on the parameters of the four-terminal network and change in opposite directions when changing its parameters, leads to a faster change in the measured ratio compared to the prototype and, accordingly, increases its sensitivity of the controlled parameter to changes in the parameters of the four-terminal network.
Именно заявленное включение датчиков опорного и измеряемого сигналов в устройстве обеспечивает, согласно способу, контроль отношения мощностей сигналов, отраженного от входа четырехполюсника и прошедшего через него, и, тем самым, достижение цели изобретений. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.It is the claimed inclusion of the sensors of the reference and measured signals in the device that provides, according to the method, control of the ratio of signal powers reflected from the input of the quadrupole and passed through it, and thereby achieving the objective of the inventions. This allows us to conclude that the claimed invention is interconnected by a single inventive concept.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного использованием нового критерия оценки параметров четырехполюсника (РО/РПР), а устройство для осуществления заявляемого способа - взаимным расположением датчиков относительно испытываемого четырехполюсника.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method differs from the known using the new criterion for evaluating the parameters of the four-terminal network (P O / P PR ), and the device for implementing the proposed method is the relative position of the sensors relative to the tested four-terminal network.
Минимальное значение КСВН четырехполюсника может быть получено не только при согласованном включении реактивных элементов, входящих в четырехполюсник, а также за счет поглощения мощности в диссипативных элементах, в том числе в сосредоточенных - полупроводниковых элементах, низкодобротных резонаторах и т.д.The minimum value of the VSWR of a four-terminal can be obtained not only by coordinating the inclusion of reactive elements included in the four-terminal, but also by absorbing power in dissipative elements, including concentrated - semiconductor elements, low-Q resonators, etc.
Уровень поглощаемой мощности в диссипативных элементах зависит не только от величины действительной части комплексного сопротивления в сечении четырехполюсника, где установлены элементы, но и от взаимного расположения диссипативных элементов относительно минимальных и максимальных значений амплитуд напряженности электрического (магнитного) поля смешанной волны (суперпозиции стоящей и бегущей волн).The level of absorbed power in dissipative elements depends not only on the magnitude of the real part of the complex resistance in the four-terminal section where the elements are installed, but also on the relative position of the dissipative elements relative to the minimum and maximum amplitudes of the electric (magnetic) field strength of the mixed wave (superposition of standing and traveling waves )
При испытаниях четырехполюсника по КСВН (коэффициенту отражения Г) контролируют отношение мощностей отраженного от четырехполюсника сигнала РО и падающего на его вход сигнала РП, добиваясь при этом минимального значения S11=Г=РО/РП. При этом используемое отношение не содержит информации о прошедшей через четырехполюсник мощности, и в некоторых случаях минимизация отраженного сигнала может привести к увеличению поглощаемой мощности в четырехполюснике, то есть к уменьшению мощности на его выходе и соответствующему увеличению ослабления в нем, за счет согласования диссипативных элементов четырехполюсника и расположения их в максимуме электрического поля для параллельных диссипативных элементов и максимуме магнитного поля для последовательных.When tested by the quadrupole VSWR (reflection coefficient r) controls the power ratio of the reflected signal from the quadripole R O and incident upon its input the signal P n, while ensuring that the minimum value S = 11 T = P G / P P. In this case, the ratio used does not contain information about the power transmitted through the four-terminal network, and in some cases, minimizing the reflected signal can lead to an increase in the absorbed power in the four-terminal network, that is, to a decrease in the power at its output and a corresponding increase in attenuation in it, due to matching dissipative elements of the four-terminal network and their location at the maximum of the electric field for parallel dissipative elements and the maximum of the magnetic field for successive.
При испытаниях четырехполюсника по ослаблению L контролируют отношение мощностей прошедшего через четырехполюсник сигнала РПР и падающего на его вход сигнала РП, добиваясь при этом максимального значения 1/Т11=L= РПР/РП, а это отношение не несет полной информации об отраженном от входа четырехполюсника сигнале.When tested quadripole to weaken L control the power ratio transmitted through a quadripole signal F OL and incident upon its input the signal P n, while ensuring that the
Испытания четырехполюсника по параметру Т=РО/РПР позволяют оптимизировать значения мощностей сигналов отраженного от четырехполюсника сигнала РО и прошедшего через него РПР, так как параметр Т содержит оба значения мощностей, необходимых для оценки качества параметров четырехполюсника.Tests of the four-terminal network with the parameter T = P О / РП allow optimizing the signal strengths of the signal Р О reflected from the four-terminal device and the passing through it РП , since the T parameter contains both power values necessary for assessing the quality of the four-terminal parameters.
Кроме того, использование параметра Т повышает чувствительность контролируемой величины для четырехполюсников без потерь или с потерями, которыми можно пренебречь (фильтры, делители, направленные ответвители, фазовращатели проходного типа и др.).In addition, the use of the parameter T increases the sensitivity of the controlled value for the four-terminal without loss or with losses that can be neglected (filters, dividers, directional couplers, loop-through phase shifters, etc.).
Так, например, при воздействии на четырехполюсник каким-либо образом сигнал, отраженный от его входа РО, уменьшился в k раз и стал равен РОΔ=РО/k, что соответствует уменьшению коэффициента отражения Г в k раз. Это приведет к соответствующему увеличению проходящей через четырехполюсник мощности и соответствующему увеличению мощности РПР на его выходе в k раз, и новое значение прошедшего сигнала будет равно РПРΔ=РПР·k, что соответствует уменьшению ослабления L в k раз. При этом значение параметра Т при новых значениях отраженной и прошедшей мощностей будет равно ТΔ=(PО/k)/(РПР·k)=(РО/РПР)/k2=T/k2. В итоге получается, что изменению отраженного сигнала (коэффициенту отражения) в k раз соответствует изменение прошедшего сигнала. Значения мощностей изменяются в противоположных направлениях при изменении параметров четырехполюсника, что приводит к более быстрому изменению измеряемого отношения по сравнению с прототипом и, соответственно, увеличивает его чувствительность контролируемого параметра к изменению параметров четырехполюсника.So, for example, when a quadripole is affected in some way, the signal reflected from its input Р О decreases by a factor of k and becomes equal to Р ОΔ = Р О / k, which corresponds to a decrease in the reflection coefficient Г by a factor of k. This will lead to a corresponding increase in the power passing through the four-terminal network and a corresponding increase in the power P PR at its output by a factor of k, and the new value of the transmitted signal will be equal to P PRΔ = P PR · k, which corresponds to a decrease in the attenuation L by a factor of k. Moreover, the value of the parameter T at new values of the reflected and transmitted powers will be equal to T Δ = (P O / k) / (P PR · k) = (P O / P PR ) / k 2 = T / k 2 . As a result, it turns out that a change in the reflected signal (reflection coefficient) k times corresponds to a change in the transmitted signal. The power values change in opposite directions when changing the parameters of the four-terminal network, which leads to a faster change in the measured ratio compared to the prototype and, accordingly, increases its sensitivity of the controlled parameter to changes in the parameters of the four-terminal network.
На фиг.1, 2 показаны различные взаимные расположения максимумов и минимумов электрического поля Е по длине линии передачи l относительно параллельно включенного резистивного элемента RДИСС на частоте f1. В данном случае отрезок линии передачи с резистивным элементом рассматривается как один из простейших четырехполюсников.Figure 1, 2 shows the different relative positions of the maxima and minima of the electric field E along the length of the transmission line l relative to the parallel connected resistive element R DISS at a frequency f 1 . In this case, a segment of a transmission line with a resistive element is considered as one of the simplest four-terminal devices.
На фиг.3, 4 приведены соответствующие качественные частотные зависимости КСВН и ослабления.Figure 3, 4 shows the corresponding qualitative frequency dependence of the VSWR and attenuation.
Характеристики КСВН и ослабления на фиг.3 соответствуют расположению резистивного элемента в минимуме электрического поля, а на фиг.4 - его максимуму. Из чертежей видно, что уменьшение КСВН на частоте f1 на фиг.4 по сравнению с фиг.3 происходит за счет поглощения СВЧ-мощности вследствие расположения максимума электрического поля в области резистивного элемента.The characteristics of the VSWR and attenuation in FIG. 3 correspond to the location of the resistive element in the minimum of the electric field, and in FIG. 4 to its maximum. From the drawings it can be seen that the reduction of the VSWR at a frequency f 1 in Fig. 4 compared to Fig. 3 occurs due to the absorption of microwave power due to the location of the maximum electric field in the region of the resistive element.
При испытаниях четырехполюсника по коэффициенту отражения (КСВН) путем подстройки добиваются минимального значения РО/РП=S11=Г, а это отношение не содержит информации о поглощенной в четырехполюснике мощности. При испытаниях четырехполюсника по ослаблению путем подстройки добиваются максимального значения РПР/РП=1/Т11=L. Однако малозаметное изменение ослабления на 0,1-0,2 дБ может привести к значительному изменению КСВН. Испытания четырехполюсника по параметру РО/РПР=Т позволяет оптимизировать значения отраженного от четырехполюсника сигнала и сигнала, прошедшего через него, за счет оптимального согласования неоднородностей четырехполюсника.When testing the quadripole reflection coefficient (VSWR) by adjusting to achieve the minimum value of P O / R P = S 11 = G, and this ratio does not contain information about the power absorbed in the quadrupole. When testing the four-terminal on attenuation by tuning, the maximum value of P PR / R P = 1 / T 11 = L is achieved. However, a subtle change in attenuation of 0.1-0.2 dB can lead to a significant change in VSWR. Testing the four-terminal network with the parameter Р О / РПР = Т allows optimizing the values of the signal reflected from the four-terminal device and the signal transmitted through it due to the optimal matching of the inhomogeneities of the four-terminal device.
На фиг.5 представлен испытываемый четырехполюсник; на фиг.6 представлена блок-схема панорамного измерителя для осуществления заявляемого способа испытаний параметров четырехполюсников.Figure 5 presents the tested quadripole; figure 6 presents a block diagram of a panoramic meter for implementing the inventive method of testing the parameters of the four-terminal network.
Панорамный измеритель для осуществления заявляемого способа испытаний параметров четырехполюсников содержит генератор 1 качающейся частоты, измеритель 2 отношений, датчик 3 измеряемого сигнала, включенный для контроля отраженного сигнала, и датчик 4 опорного сигнала, включенный для контроля прошедшего сигнала, согласованную нагрузку 5. Проверяемый четырехполюсник - 6.The panoramic meter for implementing the proposed method for testing the parameters of the four-terminal network contains a
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Перед работой панорамный измеритель калибруется по схеме для измерения КСВН [1]. Затем собирается схема, представленная на фиг.6, и измерителем отношений производится отсчет контролируемой величины РО/РПР. При необходимости подстроечными элементами четырехполюсника осуществляется минимизация контролируемого отношения мощностей отраженного от входа четырехполюсника сигнала и сигнала, прошедшего через него, по кривой на индикаторе измерителя отношений 2. При этом обеспечивается минимальное ослабление при минимально возможном КСВН.Before operation, the panoramic meter is calibrated according to the scheme for measuring the VSWR [1]. Then, the circuit shown in FIG. 6 is assembled, and the ratio meter pays off the monitored value of P O / P PR . If necessary, the tuning elements of the four-terminal network minimize the controlled power ratio of the signal reflected from the input of the four-terminal network and the signal passed through it by a curve on the indicator of the
Рассмотрим четырехполюсник, представленный на фиг.5, на вход которого от генератора падает волна с мощностью РП (РП1) и отражается от входа волна с мощностью РО (PО1). На выходе четырехполюсника действуют мощности: РПР (РП2) - падающая в нагрузку и РО2 - отраженная от нагрузки. При прохождении волны через четырехполюсник часть мощности рассеивается в нем - РР. Для пассивного четырехполюсника справедливо равенство:Consider the four-port network shown in Fig. 5, at the input of which a wave with a power of P P (P P1 ) falls from the generator and a wave with a power of P O (P O1 ) is reflected from the input. At the output of the four-terminal network, the following capacities are acting: P PR (P P2 ) - falling into the load and P O2 - reflected from the load. When a wave passes through a four-terminal network, part of the power is dissipated in it - P R. For a passive four-terminal, the equality is true:
Мощность РО2 отраженной волны от нагрузки в выражении (1) формально отсутствует, т.к., пройдя через четырехполюсник в обратном направлении, она получит некоторое ослабление за счет активных потерь в четырехполюснике и сложится с мощностью отраженной волны на входе. Поэтому фактически на входе будет существовать суммарная мощность отраженной волны РО. Мощность падающей волны РП не зависит от параметров четырехполюсника и определяется только генератором, а мощности РО, РПР, РР зависят от схемы четырехполюсника и принимают различные значения в зависимости от его параметров.The power Р О2 of the reflected wave from the load in expression (1) is formally absent, because, having passed through the four-terminal in the opposite direction, it will receive some attenuation due to active losses in the four-terminal and add to the power of the reflected wave at the input. Therefore, in fact, the total power of the reflected wave P O will exist at the input. The power of the incident wave P P does not depend on the parameters of the four-terminal network and is determined only by the generator, and the powers P O , P PR , P P depend on the scheme of the four-terminal network and take different values depending on its parameters.
Предположим, что в четырехполюснике имеется параметр Х, изменение которого приводит к изменению мощностей по законам:Suppose that in a four-terminal there is a parameter X, a change in which leads to a change in capacities according to the laws:
PП=const, т.к. при конкретной схеме измерений не зависит от параметров четырехполюсника.P P = const, because with a specific measurement scheme it does not depend on the parameters of the four-terminal network.
При контроле ослабления производится измерение отношенияWhen attenuation is controlled, the ratio is measured
выраженного в десятичных логарифмах: 10lg(РПР/PП), при контроле коэффициента отражения измеряется отношениеexpressed in decimal logarithms: 10lg (P PR / P P ), when controlling the reflection coefficient, the ratio is measured
причем отсчет производится, как правило, по шкале индикатора, отградуированной в значениях КСВН.moreover, the countdown is made, as a rule, on the indicator scale, graduated in the values of VSWR.
В заявляемом способе предлагается производить контроль величины:In the claimed method, it is proposed to control the magnitude of:
В выражения (3, 4) входит значение мощности волны, падающей на вход четырехполюсника (РП), не зависящее от параметров четырехполюсника и соответственно не несущее никакой информации о нем. При постоянной мощности генератора, что обычно выполняется при измерениях, величину ослабления определяет только мощность волны, прошедшая через четырехполюсник - падающая в нагрузку (РПР). Аналогично коэффициент отражения определяет только мощность отраженной волны от входа четырехполюсника (РО), характеризующая согласование по входу. В выражение (5) по предлагаемому способу входят одновременно значения мощностей РО и РПР. Следовательно, измеряемая величина Т=РО/РПР по заявляемому способу является более информативной, более полно характеризует параметры четырехполюсника.Expressions (3, 4) include the value of the power of the wave incident on the input of the four-terminal network (Р П ), which does not depend on the parameters of the four-terminal network and, accordingly, does not carry any information about it. At a constant generator power, which is usually performed during measurements, the amount of attenuation is determined only by the power of the wave that has passed through the four-terminal network - incident on the load (P PR ). Similarly, the reflection coefficient determines only the power of the reflected wave from the input of the four-terminal network (P O ), which characterizes the matching at the input. Expression (5) according to the proposed method includes simultaneously the power values P O and P PR . Therefore, the measured value T = P O / P PR according to the claimed method is more informative, more fully characterizes the parameters of the four-terminal network.
Разделим обе части уравнения (1) на РП, обозначив R=PР/PП и учитывая (3, 4), получим:We divide both sides of equation (1) by P P , denoting R = P P / P P and taking into account (3, 4), we obtain:
Ослабление четырехполюсника можно представить в виде:The weakening of the quadripole can be represented in the form:
Подставив (7) в (6), получим:Substituting (7) in (6), we obtain:
Продифференцировав (8) по параметру Х, получим выражение для чувствительности величины Т в зависимости от чувствительности Г:Differentiating (8) with respect to the parameter X, we obtain the expression for the sensitivity of T depending on the sensitivity of G:
Выразив Т из (7) и подставив в (9), получим:Expressing T from (7) and substituting in (9), we obtain:
Продифференцировав (7) по X и подставив выражение для 
Из выражений (10, 11) видно, что чувствительность величины Т к изменению параметров четырехполюсника всегда больше чувствительности коэффициента отражения и ослабления.From the expressions (10, 11) it is seen that the sensitivity of the value of T to a change in the parameters of the four-terminal network is always greater than the sensitivity of the reflection coefficient and attenuation.
Рассмотрим частные случаи.Consider special cases.
1. Мощность, рассеиваемая в четырехполюснике, не зависит от параметра Х (R=const), что выполняется для большого класса устройств. При этом 
Из выражений видно, что чувствительность изменения величины Т отличается от чувствительности коэффициента отражения и ослабления на величину (1+Г/L)/L. Так как области изменения Г и L лежат в пределах 0≤Г≤1, 0≤L≤1, то всегда выполняется условие: (1+Г/L)/L≤1.From the expressions it is seen that the sensitivity of the change in the value of T differs from the sensitivity of the reflection coefficient and attenuation by the amount of (1 + G / L) / L. Since the areas of change of G and L lie in the range 0≤G≤1, 0≤L≤1, the condition is always satisfied: (1 + G / L) / L≤1.
Следовательно, чувствительность величины Т по абсолютной величине будет всегда больше чувствительности коэффициента отражения и ослабления:Therefore, the sensitivity of the value of T in absolute value will always be greater than the sensitivity of the reflection coefficient and attenuation:
2. Четырехполюсник без потерь (R=0), при этом:2. The four-terminal without loss (R = 0), while:
и выражения (10,11) принимают вид:and expressions (10.11) take the form:
Из выражений (12-15) видно, что крутизна изменения параметра Т всегда выше крутизны изменения ослабления и коэффициента отражения. Увеличение чувствительности контролируемой величины приводит к увеличению разрешающей способности отсчетного устройства и соответствующему уменьшению погрешности измерения параметров четырехполюсника [1].From the expressions (12-15) it is seen that the steepness of the change in the parameter T is always higher than the steepness of the change in attenuation and reflection coefficient. An increase in the sensitivity of the controlled value leads to an increase in the resolution of the reading device and a corresponding decrease in the measurement error of the parameters of the four-terminal device [1].
В результате можно сделать выводы: контролируемая величина по заявляемому способу является более информативной, более чувствительной к изменению параметров четырехполюсников, обеспечивает более высокую точность измерений параметров четырехполюсников. Известные панорамные измерители не обеспечивают измерение величины по заявляемому способу - изменив в их схеме измерения расположение функциональных элементов, эти измерители можно применять для испытаний четырехполюсников по заявляемому способу.As a result, we can draw conclusions: the controlled value of the claimed method is more informative, more sensitive to changes in the parameters of the four-terminal networks, provides higher accuracy in measuring the parameters of the four-terminal devices. Known panoramic meters do not provide measurement of the magnitude of the claimed method - changing their layout of the functional elements in their measuring circuit, these meters can be used to test the four-terminal network according to the claimed method.
По предлагаемому способу и устройству для его осуществления испытывались и настраивались диодные переключатели. Настройка переключателей при контроле параметров по известному способу обеспечила следующие значения электрических характеристик: КСВН не более 1,55, ослабление в пределах 0,7-1,1 дБ в октавном диапазоне частот.According to the proposed method and device for its implementation, diode switches were tested and tuned. The setting of the switches when monitoring parameters by a known method provided the following values of electrical characteristics: VSWR not more than 1.55, attenuation within 0.7-1.1 dB in the octave frequency range.
При испытании этих же переключателей по заявляемому способу было уменьшено ослабление на 0,1-0,2 дБ при том же КСВН, что позволило уменьшить поглощаемую диодами мощность в 1,5-2 раза.When testing the same switches according to the claimed method, the attenuation was reduced by 0.1-0.2 dB with the same VSWR, which allowed to reduce the power absorbed by the diodes by 1.5-2 times.
Настройка многоканальных частотно-избирательных преобразователей при контроле параметров по заявляемому способу позволила снизить общие потери преобразования на 1,5-2 дБ при уменьшении неравномерности потерь преобразования на 0,6 дБ.The setting of multi-channel frequency-selective converters when monitoring parameters according to the claimed method allowed to reduce the total conversion loss by 1.5-2 dB while reducing the unevenness of the conversion loss by 0.6 dB.
Во всех указанных случаях настройка каждого устройства с использованием контроля параметров по заявляемому способу производилась только за один прием, за счет чего время настойки и контрольных операций сократились в 2-3 раза.In all these cases, the configuration of each device using parameter control according to the claimed method was carried out only in one go, due to which the tincture and control operations were reduced by 2-3 times.
Экспериментальная отработка диодных переключателей и многоканальных частотно-избирательных преобразователей показала, что параметр Т, используемый в заявляемом способе, несет в себе информацию о качестве параметров четырехполюсника - о величинах его ослабления и КСВН.Experimental testing of diode switches and multi-channel frequency-selective converters showed that the parameter T used in the inventive method carries information about the quality of the parameters of the four-terminal network - about the values of its attenuation and VSWR.
Использование предлагаемого способа испытаний СВЧ четырехполюсников и панорамного измерителя для его осуществления позволило, по сравнению с известным, контролируя отношение двух сигналов, характеризующих два разных параметра четырехполюсника, получить соответствие минимального ослабления минимальному КСВН и, тем самым, качественно улучшить электрические параметры четырехполюсника, снизить трудоемкость его контрольно-настроечных операций и повысить чувствительность контролируемой величины и тем самым уменьшить погрешность измерения параметров.Using the proposed method for testing the microwave quadrupole and a panoramic meter for its implementation made it possible, in comparison with the known one, by controlling the ratio of two signals characterizing two different parameters of the four-terminal network, to obtain the correspondence of the minimum attenuation to the minimum VSWR and, thereby, to qualitatively improve the electrical parameters of the four-terminal network and reduce its complexity control and adjustment operations and increase the sensitivity of the controlled value and thereby reduce the error of measurement parameters of rhenium.
Источники информацииInformation sources
1. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. - М.: Радио и связь, 1985. - С.25, 26, 332-335.1. Kukush V.D. Electroradio measurements. - M .: Radio and communications, 1985. - S.25, 26, 332-335.
2. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения. Минск: Высшая школа, 1986. - С.282-320.2. Elizarov A.S. Electroradio measurements. Minsk: Higher School, 1986. - S.282-320.
3. ГОСТ 15604-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.3. GOST 15604-81. Testing and product quality control. Key terms and definitions.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116653/28A RU2302643C2 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116653/28A RU2302643C2 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005116653A RU2005116653A (en) | 2006-11-20 |
| RU2302643C2 true RU2302643C2 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=37502100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005116653/28A RU2302643C2 (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302643C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452970C2 (en) * | 2010-07-29 | 2012-06-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Экран" | Test method of passive four-pole devices and panoramic metre for its implementation |
-
2005
- 2005-05-31 RU RU2005116653/28A patent/RU2302643C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУКУШ В.Д. Электрорадиоизмерения. М., Радио и связь, 1985, с.25, 332-335. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452970C2 (en) * | 2010-07-29 | 2012-06-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Экран" | Test method of passive four-pole devices and panoramic metre for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005116653A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6556930B2 (en) | Vector network analyzer | |
| US8212573B2 (en) | High frequency analysis of a device under test | |
| CA3075887C (en) | Measurement system configured for measurement at non-calibrated frequencies | |
| US4083006A (en) | Loop type standard magnetic field generator | |
| CN104515907A (en) | Scattering parameter testing system and implementation method thereof | |
| Ni | An uncertainty analysis for the measurement of intrinsic properties of materials by the combined transmission-reflection method | |
| US2549385A (en) | Test set for radar apparatus | |
| RU2302643C2 (en) | Method for testing quadripole parameters and panoramic device for realizing the method | |
| JPH0720172A (en) | Measuring apparatus for circuit constant and material characteristics | |
| RU2572087C2 (en) | Moisture meter | |
| RU124812U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING RESONANCE STRUCTURE CHARACTERISTICS | |
| RU2253874C2 (en) | Method for panoramic measurement of uhf bipolar reflection coefficient | |
| RU2007137207A (en) | METHOD FOR MEASURING THE HUMIDIFICATION OF THREE COMPONENT MIXTURES FROM EXTRACTING OIL WELLS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2778030C1 (en) | Method for determining the attenuation coefficient of the feeder line | |
| Benlahdar et al. | Methods of experimental measurement of scattering and transmission parameters in microwave frequency bands | |
| US2624781A (en) | Measuring system | |
| SU945826A1 (en) | Device for measuring noise parameters of active linear uhf four-terminal network | |
| SU1264049A1 (en) | Method for checking quality of magnetic material | |
| RU2136010C1 (en) | Method determining parameters of slow-wave structures | |
| Shwaykani et al. | An NRW extension for dielectric characterization of arbitrary length low-loss materials | |
| RU2237904C1 (en) | Device for measuring polarization characteristics | |
| CN106546826B (en) | Radio frequency sensor | |
| RU2520537C2 (en) | Method to measure resonance structure characteristics and device for its implementation | |
| SU1666973A1 (en) | Method for locating position of non-uniformity within four-terminal network | |
| SU1753264A1 (en) | Device for measuring diameter of spherical bodies |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110601 |