SU1095084A1

SU1095084A1 - Feed-through power meter

Info

Publication number: SU1095084A1
Application number: SU833568982A
Authority: SU
Inventors: Олег Алексеевич Солохов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7672
Priority date: 1983-01-06
Filing date: 1983-01-06
Publication date: 1984-05-30

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОХОДЯЩЕЙ МОДНОСТИ , содержащий рефлектометр и .коммутатор нагрузок, к двум выходам которого подключены реальна нагрузка и ее согласованный эквивалент, a к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра, один из которых ориентирован на выделение напр жени падак цей волны, a другой - на выделение напр жени отраженной волны , подключены последовательно соединенные частотный выравниватель и детектор, a выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключены к соответствующим входам микро-ЭВМ, отличающийс тем, что, с целью уменьшени погрешности измерений, обусловленной амплитудными искажени ми измерительного тракта в широкой полосе частот, и уменьшени погрешности, обусловленной разбросом параметров элементов , введены эталонный детектор, вход которого соединен с выходом генератора , a выход - с дополнительным входом микро-ЭВМ, и коммутатор направленности рефлектометра, первый выход которого подключен к выходу генератора, второй выход - к коммутатору нагрузок, a два входа - к двум выводам рефлектометра.A PASSING FLEXIBILITY METER, containing a reflectometer and a load switch, to the two outputs of which a real load and its agreed equivalent are connected, a to each of two directional couplers of the reflectometer, one of which is oriented on the voltage release of a padac wave, and the other on the selection of eg reflected wave, connected in series frequency equalizer and detector, and the outputs of both detectors and the output of the generator frequency code are connected to the corresponding inputs of the micro-computer, In order to reduce the measurement error due to amplitude distortions of the measuring path in a wide frequency band, and to reduce the error due to the variation in the parameters of the elements, a reference detector was introduced, the input of which is connected to the output of the generator The computer and the reflectometer directivity switch, the first output of which is connected to the generator output, the second output to the load switch, and two inputs to the two terminals of the reflectometer.

Description

Изобретение относитс к радиоизмерени м в диапазоне коротких волн Известно устройство, в котором в качестве датчиков используютс направленные ответвители рёфлектометра , к которым подключены ваттметры поглощаемой мощности, разность показаний которых определ ет величину проход щей мощности tl 3. Недостатком такого измерител вл етс низка точность измерений в широком диапазоне, что обусловлено зависимостью выходного напр жени рефлектометра от частоты. Наиболее близким предлагаемрму по технической сущности вл етс изме ритель, содержащий рефлектометр, вклю ченньй между генератором и коммутатором нагрузок, к двум выводам которо го подключены реальна нагрузка и ее согласованный эквивалент, а к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра подключены последовательно соединенные частотный выравниватель и детектор, а выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключены к соответствующим входам микро-ЭВН. С2 II. Недостатком известного устройства вл етс то, что погрещность, аносима частотной зависимостью направленных ответвителей, хоть и уменьшаетс , но остаетс значительной, кроме того, присутствует и систематическа погреш обусловленна разбросом параность , метров элементов, из которых изготовлено устройство. Цель изобретени - уменьшение погрешности измерений, обусловленной амплитудными искажени ми измерительного тракта в широкой полосе частот, и уменьшени погрешности, обусловленной разбросом параметров элементов. Поставленна цель достигаетс тем, что в измеритель, содержащий .рефлектометр и коммутатор, к двум выходам которого подключены реальна нагрузка и ее согласованный эквивалент , а к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра, одии из которых ориентирован на вьщеление напр жени падающей волны, а другой - на выделение напр жени отраженной волны,подключены последовательно соединенные частотньй выравниватель и детектор, а выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключень к соответствующим входам микро-ЭВМ, введены эталонный детектор, вход которого соединен с выходом генератора, а выход с дополнительным входом микро-ЭВМ, и коммутатор направленности рефлектометра,, первый выход которого подключен к выходу генератора, второй выход к коммутатору нагрузок, а два входа к двум выводам рефлектометра. На чертеже приведена структурна схема измерител проход щей мощности. Измеритель содержит генератор 1, рефлектометр 2, коммутатор 3 нагрузок , к выходам которого подключены реальна нагрузка 4 и ее согласованный эквивалент 5. К рефлектоМетру 2 подключены дйа измерительных канала 6 и 7, каждый из которых представл ет собой последовательное соедине-, ние направленного ответвител 8 (9), встроенного в рефлектометр 2, частотного выравнивател 10 (11), и детектора 12 (13), причем направленный ответвитель 8 настроен на выделение напр жени падающей волны, а направленный ответвитель 9 - на вьщеление напр жени отраженной волны, выхода, обоих детекторов 12 и 13 подключены к первому и второму входам микро-ЭВМ 14, к третьему входу которой подключен выход кода частоты генератора 1. Генератор 1 соединен с коммутатором направленности рефлектометра 15, представл ю ° собой два спаренных переключател , подвижный контакт 16 одного из которых подключаетс к выходу генератора 1, подвижный контакт 17 другого - к коммутатору 3 нагрузок, два крайних неподвижных контакта 18 и 19 подключены к одному входу рефлектометра 2, а центральный неподвижный контакт 20, вл ющийс общим дл обоих переключателей, подключен к второму входу рефлектометра 2, между выходом генератора 1 и входом микро-ЭВМ 14 включен эталонный детектор 21, представл ющий собой последовательное соединение коммутатора 22 напр жений, частотнонезависимого лампового детектора 23 и прецизионного делител 24 посто нного напр жени . Работа измерител производитс в два этапа. На первом этапе производитс калибровка устройства, то есть определение коэффициентов передачи дл каждой дискретной калибровочной частоты во всем рабочем диапазоне, частотнозависимого измерительного канал 6 (канала падающей волны) и частот нозависимого измерительного канала 7 (канала отраженной волны) с помощью эталонного детектора 21. Дл проведени калибровки обеспечиваетс режим согласовани выходного сопротивлени генератора 1 с . сопротивлением его нагрузки, дл этого коммутатор 3 нагрузки включаетс таким образом, чтобы соединить контакт 17 коммутатороа направленнос ти рефлектометра 15 с согласованным эквивалентом нагрузки 5, при этом в рефлектометре 2 существует только падающа волна. Если коммутатор направленности рефлектометра 15 включаетс таким образом, что коь мутируют- с контакты 16-18 и 17-20, то напр жение волны в рефлектометре 2 вьщел етс ответвителем 8, подвергаетс частичной амплитудно-частотной, кор- рекдии в частотном выравнивателе 10, детектируетс детектором 12 и подаетс на микро-ЭВМ 14. Дл аналогично го получени напр жени волны, через канал 7, необходимо помен ть направление движени волны в рефлектометре 2. Дл этого коммутатор направлен ности рефлектометра 15 включаетс таким образом, что коммутируютс кон такты 16-20 и 17-19. Выходное напр жение генератора: 1, равное напр жени волны в рефлектометре 2, с помощью эталонного детектора 21, подключенного к выходу генератора 1 с помощью коммутатора 22 напр жени , продетек- тированное частотнонезависимым ламповым детектором 23 и уменьшенное прецизионным делителем 24 посто нног напр жени , также подаетс на вход микро-ЭВМ 14. Кроме того, на вход микро-ЭВМ 14 подаетс код данной калибровочной частоты. Микро-ЭВМ 14 определ ет соотношение напр жений, полученных с измерительный каналов 6 и 7, и напр жени , полученного с эталонного детектора 21, вычисл ет коэффициенты передачи каналов 6 и 7 и записывает эти коэффициенты в свое запоминающем устройстве. Описанна операци калибровки выполн етс дл каждого значени дискретной калибровочной частоты всего рабочего диапазона. Таким образом в запоминающем устройстве микро-ЭВМ 14 образуетс таблица зависимости коэффициентов передачи измерительных каналов 6 и 7 предлагаемого устройства от частоты. На втором этапе работы устройства производ тс непосредственные измерени проход щей мощности. Дл этого коммутатор 3 нагрузск включаетс таким образом, что подключает реальную нагрузку 4 к контакту 17 коммутатора направленности рефлектометра 15,. а сам коммутатор направленности рефлектометра 15 включаетс таким образом , что -коммутируютс контакты 1618 и 17-20, а коммутатор 22 напр жени отключает эталонный детектор 21 от выхода генератора 1. Из-за возможной несогласованности входного сопротивлени реальной нагрузки 4 и выходного сопротивлени генератора 1 в рефлектометре возможно существование падающей и отраженной волн. Напр жени , пропорциональные их величинам, через измерительные каналы 6 и 7 вывод тс на микро-ЭВМ 14. Дл выбора нужного коэффициента из запоминающего устройства микро-ЭВМ 14 с генератора 1 поступает код рабочей частоты. В микро-ЭВМ 14 происходит выбор ближайшей к рабочей калибровочной частоты и выбор дл каждого из каналов 6 и 7 соответствующих коэффициентов. Умножа коэффициенты передачи на зачени напр жений, полученных на выходах измерительных каналов 6 и 7, микро-ЭВМ 14 определ ет истинные напр жени падающей и отраженной волн, разность квадратов которых пропорциональна проход щей мощности, т.е. микро-ЭВМ 14 производит вычисление проход щей мощности по формуле iVnaAi-fbiVpTpi где ds коэффициент передачи канала падающей волны (канала 6) на частоте i; коэффициент передачи канала отраженной волны (канала 7) на частоте i; значение напр жени на выходе канала падающей волны на частоте i; значение напр жени на выходе канала отраженной волны на частоте i.The invention relates to radio measurements in the range of short waves. A device is known in which directional reflector couplers are used as sensors, to which wattmeters of absorbed power are connected, the difference in readings of which determines the amount of transmitted power tl 3. The disadvantage of such a meter is low measurement accuracy in wide range, which is caused by the dependence of the output voltage of the reflectometer on the frequency. The closest to the proposed technical entity is a meter that contains a reflectometer, including between the generator and the switch of loads, to the two terminals of which a real load and its matched equivalent are connected, and a serially connected frequency equalizer and detector are connected to each of the two directional couplers of the reflectometer , and the outputs of both detectors and the output of the code of the generator frequency are connected to the corresponding inputs of micro-EVN. C2 II. A disadvantage of the known device is that the error, the frequency dependence of the directional couplers, while reduced, remains significant, besides, there is also a systematic error due to the spread of the paternity, meters of the elements of which the device is made. The purpose of the invention is to reduce measurement errors due to amplitude distortions of the measuring path in a wide frequency band, and to reduce error due to the spread of the parameters of the elements. The goal is achieved by the fact that the meter contains a reflectometer and a switch, two outputs of which are connected to a real load and its agreed equivalent, and to each of the two directional couplers of the reflectometer, one of which is oriented to the distribution of the incident wave voltage, and the other on the selection of the voltage of the reflected wave, connected in series are the frequency equalizer and detector, and the outputs of both detectors and the output of the generator frequency code are connected to the corresponding inputs of micro-EV , Introduced a reference detector, whose input is connected to the generator output and the output of the additional input micro-computer and the switch ,, reflectometer directivity whose first output is connected to the generator output, the second output loads to the switch, and two inputs to two conclusions reflectometer. The drawing shows a flow chart of the power meter. The meter contains a generator 1, a reflectometer 2, a switch 3 of loads, the outputs of which are connected to a real load 4 and its agreed equivalent 5. The reflecto-meter 2 is connected to measuring channels 6 and 7, each of which is a serial connection of a directional coupler 8 (9) embedded in the OTDR 2, frequency equalizer 10 (11), and detector 12 (13), with the directional coupler 8 being configured to release the incident wave voltage, and the directional coupler 9 - to of the output of both detectors 12 and 13 are connected to the first and second inputs of the microcomputer 14, to the third input of which is connected the output of the frequency code of the generator 1. The generator 1 is connected to the directional switch of the reflectometer 15, which consists of two paired switches, a moving contact 16 of one of which is connected to the output of generator 1, the moving contact 17 of the other to the switch 3 of the loads, two extreme fixed contacts 18 and 19 are connected to one input of the reflectometer 2, and the central fixed contact 20 that is common to both switches, connected to the second input of the reflectometer 2, between the output of the generator 1 and the input of the microcomputer 14, the reference detector 21 is connected, which is a series connection of the voltage switch 22, the frequency independent lamp detector 23 and the precision divider 24 of the constant voltage. The meter is operated in two stages. At the first stage, the device is calibrated, i.e., determining transmission coefficients for each discrete calibration frequency over the entire operating range, frequency dependent measuring channel 6 (channel of the incident wave) and frequencies of the independent measuring channel 7 (channel of reflected wave) using a reference detector 21. For calibration is provided for matching the generator output resistance of 1 s. the load resistance thereof, for this, the load switch 3 is turned on in such a way as to connect the contact 17 of the direction switch of the reflectometer 15 with the matched equivalent load 5, while only the incident wave exists in the reflectometer 2. If the switch of the directivity of the reflectometer 15 is turned on so that it mutates with the contacts 16-18 and 17-20, then the wave voltage in the reflectometer 2 is detected by the coupler 8, is subjected to a partial amplitude-frequency, the equalizer in the frequency equalizer 10 is detected detector 12 and supplied to the microcomputer 14. To similarly receive the voltage of the wave through channel 7, it is necessary to change the direction of the wave in the reflectometer 2. To do this, the switch of the reflectometer 15 is switched in such a way that He cycles 16-20 and 17-19. Generator output voltage: 1, equal to the wave voltage in the reflectometer 2, using a reference detector 21 connected to the output of the generator 1 using a voltage switch 22, detected by a frequency independent lamp detector 23 and reduced by a precision divider 24 constant voltage, It is also fed to the input of the microcomputer 14. In addition, the code of this calibration frequency is fed to the input of the microcomputer 14. The microcomputer 14 determines the ratio of the voltages obtained from the measuring channels 6 and 7 and the voltage obtained from the reference detector 21, calculates the transmission coefficients of the channels 6 and 7 and writes these coefficients in its memory. The described calibration operation is performed for each value of the discrete calibration frequency of the entire operating range. Thus, in the memory of the micro-computer 14, a table is formed of the dependence of the transmission coefficients of the measuring channels 6 and 7 of the proposed device on the frequency. At the second stage of the device operation, direct measurements of the transmitted power are made. For this, the switch 3 is switched on in such a way that it connects the real load 4 to the contact 17 of the switch of the directivity of the reflectometer 15 ,. and the directivity switch of the reflectometer 15 is turned on so that the contacts 1618 and 17-20 are switched, and the voltage switch 22 disconnects the reference detector 21 from the output of the generator 1. Due to the possible inconsistency of the input resistance of the real load 4 and the output resistance of the generator 1 in the reflectometer may exist incident and reflected waves. The voltages, proportional to their values, are output to the microcomputer via measuring channels 6 and 7. To select the required coefficient from the memory of the microcomputer 14, the operating frequency code is received from generator 1. In the microcomputer 14, the selection of the closest to the working calibration frequency occurs and the choice of the corresponding coefficients for each of the channels 6 and 7. By multiplying the transmission coefficients by the values of the voltages obtained at the outputs of the measuring channels 6 and 7, the microcomputer 14 determines the true voltages of the incident and reflected waves, the difference of the squares of which is proportional to the transmitted power, i.e. the microcomputer 14 calculates the transmitted power using the formula iVnaAi-fbiVpTpi where ds is the transmission coefficient of the channel of the incident wave (channel 6) at frequency i; the transmission coefficient of the channel of the reflected wave (channel 7) at frequency i; the voltage value at the output of the incident wave channel at frequency i; the voltage value at the output of the reflected wave channel at frequency i.

Использование коммутатора направленности рефлектометра и эталонного детектора в измерителе проход щей мощности позвол ет производить изме-, рени с погрешностью, не превышающей 5% в полосе частот 1,5-АО МГц.The use of a reflectometer directivity switch and a reference detector in a passing power meter allows measurements to be made with an error not exceeding 5% in the 1.5-AO MHz frequency band.

Кроме того, применение указанных элементов обеспечивает оперативность калибровки, что позвол ет проводить ее непосредственно перед измерениемIn addition, the use of these elements ensures prompt calibration, which allows it to be carried out immediately before measurement.

в тех же услови х, в которых должны проводитьс сами измерени , что исключает вли ние на их результаты внешних факторов (например, температурных ) , индивидульна калибровка также позвол ет исключить вли ние на результаты измерени разброса параметров элементов, из которых изготовлено устройство .under the same conditions in which the measurements themselves must be carried out, which excludes the influence of external factors (for example, temperature) on their results, individual calibration also eliminates the influence on the measurement results of the variation of the parameters of the elements from which the device is made.

jUSiJ U-I U-JjjUSiJ U-I U-Jj

1.«.one.".

пP

Claims

TRANSMISSION MODE METER, containing a reflectometer and a load switch, the two outputs of which are connected to the real load and its matched equivalent, and to each of the two directional reflectometer couplers, one of which is oriented to isolating the incident wave voltage and the other to isolating voltage reflected wave, connected in series with the frequency equalizer and detector, and the outputs of both detectors and the output of the generator frequency code are connected to the corresponding inputs of the microcomputer, distinguishing In order to reduce the measurement error due to the amplitude distortions of the measuring path in a wide frequency band and to reduce the error due to the spread of the parameters of the element foB, a reference detector is introduced, the input of which is connected to the output of the generator, and the output - with an additional input of the microcomputer , and the reflectivity directivity switch, the first output of which is connected to the generator output, the second output - to the load switch, and two inputs - to the two terminals of the reflectometer.

U95084

1 1095084>