SU104573A1 - Способ градуировки ослабителей (аттенюаторов) на сверхвысоких частотах (СВЧ) - Google Patents

Description

Известны следующие способы градуировки ослабителей па СВЧ.

1.Супергетеродинный, или способ замещени  по промежуточной частоте, который требует наличи  сложной аппаратуры и чувствителен к помехам вследствие большогоЗсилени  по промежуточной частоте.

2.Способ, основанный на использовании квадратичного участка характеристики детектора, термистора или болометра (способ замеихени  по видеочастоте). Аппаратура проста , ио необходима проверка вида характеристикичувствительного элемента и ограничен диапазон измер емых затуханий - тю более 20-7 30 дб одно41 ступенью.

3.Способ, предполагающий использование измерительной линии, коротко замкнутой на одном конце («Способ сто чих волн), чмест

малую точиость и пригоден лишь дл  измерени  малых затуханий - до 10 дб- одной ступенью.

4.Способ измерени  полных сопротивлений основан на зависимости величины полного сопротивлени  устройства, состо щего из подвижного короткозамыкающего поршн  и градуируемого ослабител , от величины затухани  последнего. Способ

очень трудоемок, так как дл  измерени  ве.чичииы полного сопротивлени  в каждой точке (при каждом значении затухани  ослабител ) необходимо сделать 10-12 отсчетов по измерительной линии (при 10--12 положени х короткозамыкающего поршн ) и построить круговую диаграмму. Кроме того, при измерении малых затуханий необходимо измер ть большие коэффициенты сто чих волн напр жени  (КСВН) в линии, что возможно лишБ- при знании вида характеристики детектора измерительной линии, а измерение больших затуханий св зано с измерением КСВН, близких к единице , и при существующей точности измерительных линий сопр жено с большими ошибками. Практически этим способом измер ют затухани  до io- 18 дб.

Предлагаетс  вместо короткозамыкаюшего поршн  нагрузить градуируемый ослабитель специальным блоком отражени .

Принципиальна  блок-схема установки показана на фиг. 1, где / генератор в режиме непрерывны.х колебаний; 2 - измерительна  лини ; 3 - градзируемыи ослабитель; 4 - блок отражени : 5 - усилитель переменной составл ющей.

Блок отражени  представ  гч собой элемент тракта, коэффищк-м; г отражени  которого Г (I) ric-piicvii; чески мен етс  о частотой --.

Блок отражени  может быть как механическим (движущийс   ггырь, вращающа с  зубчатка). так и электрическим (с использованием газового разр дника, феррита и т. и.).

Тогда при использован и генератора , работаюплего в режиме немодулированных колебаний, в тракте будут распростран тьс  следующие волгсы.

1.Пр ма  немодулир0 5 нна  вол;1а, бегуща  от генератора к блоку отр а жен и  .

2.Отраженна  немодулированна  волна, амплитуда которой определ етс  Еи:еми источниками переменных отражений в тракте и не может быть определена теоретически .

3.Отраженна  модулированна  волна, амплитуда которой зависит от переменной части коэффипиента отражени  блока отражений н от затухани  градуируемого ослабител .

Переменную часть коэффициента отражени  блока отражений можно представить в виде р да:

-. TI cosS.n + Г., cos {2Ш + 92)...

Если между генератором и градуируемым ослабителем поместить измерительную линию, а к детектору линии подключить электроизмерительный прибор переменного тока, настроенный на частоту -- и не реагирующий на частоты 2 Q, 3 Ц и т. д., то амплитуда отраженной модулированной волны будет равна Аи Q где Q - коэффициент передачи ослабител  по напр жению, т. е. амплитуда этой волны завнсит от затухани  градуируемого ослабител , равного lOlg (Q).

Итак, переменна  часть тока детектора измерительной линии обусловлена только волной .

Однако детекто{) реагирует и па волны / и 2, создающие посто нную составл ющую тока детектора, нерегистрпруемого электроизмерительным прибором. Еслн потребовать , чтобы коэффициент отражени  блока отражений не превышал 0,1, то амнл1ггуда волны 3 будет даже при нулевом затухании градуируемого ослабител  па 20 до меныне аьиълитуды тзолны /.

Пели проБССтн аналогию с детс;-;тором , работаюид.п.м в качестве смесител  в 1 р;1смнике СВЧ, то мож.ч(.) считать, что волны / и 2 нграют роль снгналк oi гетсроднна, o,i-;; 3 играет ро.ль принимаемого ciirn-.; ,ia, а в 5езу.1ьта1с преобразован выдел етс  «промежуточна  частота - 2, т. е. детектор измерительной лннии, регистрнрующий интерференционную картину во:п- 7, .2 и 3, работает в режиме линейного нреобразовани  (при указанных вьпие соотношени х амплитуд волн / и ).

Ввиду наличи  интерференции волн 1, 2 и 3 амплитуда переменной компоненты тока детектора завнс гг от амплитуд волн 1, 2 и 3 и отсдвнга фаз между ними, а следовательно , и от местоноложени  приемного устройства измерительной линии (зонда).

Волны 2 и идут в одном направлении и, следовательно, сдвиг фаз между ними посто нен и равен ,

Сл1виг фаз между волнами 1 н 3

4т.х , равен -----f

где X - положение зонда линии;

А - длина волны в. волноводе;

f - начальна  фаза. Окончательна , переменна , компонента , регистрируема  электроизмерительным прибором, переключенным к детектору нзмерите.льной .линии, имеет вид:

(д.) -. const Q-r, {cos (- -I- -j) V , , V /./

-г йцСОЗ pi I COS L/ ,

где 3g - полный (немодулируемый ) коэффициент отражени  тракта .

Перемеща  зонд измерительно; .линии вдоль тракта, можно оп кделить:

),;w.t (х)т.;

Очевидно, что Л. среднее .,)-,- constQv,.. COllSl Q-.

Так как при градуировке ослабите .тей обычно с предел ют их затухание отноеительно начального, знание г.еличнны const не требуете  и атух;:иие може1 быть определено по фурмуле:

(л) cpc.iiiee 1

(х} среднее 2

1де /-.1-1 ереднее 1 -- показание электроизмерительного прибора ири начальном затухании ослабител ; V(x) ереднее 2-также, при измер емом затухании оелабител .

Понутно имеем дл  определени  сЬазы:

д;,

где Xi и Х2 - точки, в которых напр жени  на зонде измерительной .тинии равны нулю.

Таким образом, предлагаемы; способ отличаетс  от способа измерени  полных сопротивлений применением блока отражений и, как следствие, применением генератора иемодулированных колебаний и здектроизмерительного прибора, регистрирующего только переменную составл ющую тока детектора измерительной линии.

В результате вместо трудоемкого измерени  полного сопротивлени  достаточно измерить отнощение двух напр жений Vf.rj среднее 1 и У .v) сренее 2, кроме того, так как амп .титуда волпы 1 па детекторе измерительной линии легко может быть сделана равной- 250 милливольт, а электроизмерительный прпбор может регистрировать напр жение в 2-5 микровольт, то возможно производить градуировку при ве.тичинах /(л ) среднее от 2-5 микровольт до 25 милливольт, что соответствует диапазону измерени  затуханий в 3 :-; 40 (16.

ипе д мет и з о б р е т е п п  

1. Споеоб градуиропк): ослабителей (аттенюаторов) на сверхвысоких частотах с помощью установки, состо щеГ пз генератор; СВЧ )чС).теба u;ii , ;змепптельной .ашипг. содержащей детектор, град lipyeMoro ослабите .п , нагрузки и элсктроизмер; тельмого прибора, подключенного к детектору . линии, и использующей завпсимость амплитуды и фазы волны, отраженной от нагрузки (а следовательио,и полного сопротивлешш нагрузки), от ве .тичины затухани  градуируемого ослабител , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, е целью уменьшени  затраты времени иа производетво измерений и раснпгрени  диапазона измер емых велич1 н затухани , примен етс  генератор немодулированных колебаний СВЧ в сочетании с электроизмерительным прибором, измер юищм только переменную компонент тока детектора измерите льной линии , в качеетве нагрузки дл  градуируемого оелабител  примен етс  блок отражени  - элемент тракта СВЧ, коэффициент отражени  которого периодически измен етс , а вместо измерени  полного сопротивлени  нагрузки наход т путем перемещени  зонда измерительной линии (с помощью вышеуказаниого электроизмерительного ирибора) макеимальные и минимальные значени  переменной компоне 1ты тока детектора линпп при начальном и при измер емом затухании градуируемого аттенюатора, затем определ ют по найденным данным средние значени  переменных компонент тока детектора дл  указанных двух случаев и по ним искомую величину затухани .

2. Споеоб ио п. 1, от.тичаюнд , и и с   тем, что, с целью измерени  иолпого затухани  ослабител  (с учетом начального затухани ) к установке с иомоцью иапраз. юнiioro ответвител , расположенного между измерительной линией и градуируемым ослабителем, подключаетс  дополнительное устройство, состо щее из второго блока отражени  и ослабител  с точной шкалой, служащее дл  создани  переменной компоненты тока детектора линии, равной по величине переменной компонен ге, создаваемой основным блоком отражени  при отсутствии в тракте градуируемого ослабител 

(замене его отрезком тракта равной длины) и используемой в дальнейщем , при градуировке, в качестве начального значени  переменной компоненты тока детектора (т. е. при нулевом значении затухани  градуируемого ослабител  включаетс  дополните«чьный блок отражени , а при измер емой величине затухани  дополнительный блок отражени  выключаетс , а вк.1ючаетс  основной ) .

Фиг.