SU1626193A1

SU1626193A1 - Устройство дл измерени комплексного коэффициента отражени двухполюсника СВЧ

Info

Publication number: SU1626193A1
Application number: SU884603000A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Зайцев; Сергей Викторович Логанов
Original assignee: Горьковский Политехнический Институт
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1991-02-07

Description

1

(21)4603ЛОО/09

(22)09.11.83

(46) 07.02.91. Бюл. № 5

(71)Горьковский политехнический институт

(72)А.Н.Зайцев и С.В.Логанов

(53)621.317.041 (088.8)

(56)Приборы и техника эксперимента . 1938, V 5, с. 89-91.

Техника средств св зи. Сер.Радиоизмерительна техника, 1988, вып.4, с. 82-94.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА СВЧ

(57)Изобретение относитс к технике измерений на СВЧ. Цель изобретени - упрощение реализации. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, направленные ответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюсник 5 СВЧ, согласованные отключатели 6-8, синфазные

сумматоры 9 и 10, квадратурный делитель 11, согласованную нагрузку 12 индикатор 13. Перед началом измерении провод т калибровку путем подключени вместо исследуемого двухполюсника 5 двух образцовых нагрузок.Измерение провод т при различных соотношени х режимов согласованных отключи: елей 6-8 Включено, Выключено и измерении при этом амплитуды посто нней составл ющей выходного напр жени квадратичного детектора 14 с помощью вольтметра 15, вход щего в состав индикатора 13. После этого путем вычислений определ ют искомый комплексный коэффициент отражени двухполюсника 5. Неидеальность СВЧ- уэлов, вход щих в состав устройства, интегрально учитываетс в процедуре калибровки, за счет чего обеспечиваетс высока точность измерений без использовани прецизионных дорогосто щих СВЧ-узлов. 1 з.п. ф-лы,1 ил.

а 8

(/

С

сг tc

о:

со со

Изобретение относитс к радиотехнике СЗЧ, в частности к измерени м на СВЧ, и может использоватьс дл измерени комплексного коэффициента отражени (ККО) линейных и нелинейных двухполюсников СВЧ.

Целью изобретени вл етс упрощение реализации.

На чертеже представлена структур- на электрическа схема устройства дл измерени ККО двухполюсника СВЧ.

Устройство содержит генератор 1 СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый и второй направ- ленные ответвители (НО) 2 и 3,вентил 4, исследуемый двухполюсник 5 СВЧ, первый 6, второй 7 и третий 8 согласованные отключатели, первый 9 и второй 10 синфазные сумматоры, квадра- турный делитель 11, согласованную : нагрузку 12 и индикатор 13, состо щий из квадратичного детектора 14 и вольтметра 15.

Устройство работает следующим образом.

Гармоническое колебание генератор 1 через первый НО 2, вентиль 4,второй НО 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника. Котебание,пропор циональное амплитуде падающей волны, с ответвл ющего выхода первого НО 2 поступает на вход квадратурного делител 11, выходные колебани которого через согласованные отключат ели 7 и 8 и первый синфазный сумматор 9 поступают на первый вход второго синфазного сумматора 10.

Колебание,пропорциональное амплитуде отраженной волны, с ответвл ю- щего выхода второго НО 3 через согласованный отключагель 6 поступает на второй вход второго синфазного сумматора 10, выходное колебание которого поступает на вход квадратичного детектора 14. Выходное посто нное напр жение квадратичного детектора 14 измер етс вольтметром 15.

На вход квадратичного детектора 14 поступают слепую ние колебани в

зависимости от положении согласованных отключателей 6-7 (примем,что положение О cnoi nei пвует состо нию Выключено, по гд-ченню 1 - противоположное С ОГ ГО Ч 1).

нахоСогласованный оп п чатель дитс в положении 1,согласованные отключатели п и 7 - и положении 0 тогда

X4(t) C cosWt,

(О

где С, Q - амплитуда и частота соответственно .

Согласованный отключатель 7 - находитс в положении 1, согласованные отключатели 6 и 3 - в положении О, тогда

Xg(O (COt + Ц/),

(2)

где q - амплитудный множитель,

учитывающий неравномерность делени амплитуд сигналов квадратурного делител 11; ty - фазовый сдвиг, вносимый им по отношению к сигналу Х4(С).

Согласованные отключатели 7 и 8 наход тс в положении 1, согласованный отключатель 6 - в положении О, тогда

z(t) x,(t) + x2(t).(з)

Согласованный отключатель 6 находитс в положении 1, согласованные отключатели 7 и 3 - в положении О, тогда

Dcos(COt + Cf) +

Djcos(i(0f + If;),

(4)

где D, (J) - амплитуда и фаза первой гармоники соответственно;

D ,, Cfi - амплитуды и фазы высших гармоник, порожденных исследуемым двухполюсником , соответственно; N - количество высших гармоник .

Согласованные отключатели 8 и 6 наход тс в положении 1, согласованный отключатель 7 - в положении О, тогда

Z,(t) X((t) + Y(t). (5)

Согласованные отключатели 6 и 7 наход тс в положении 1, согласованный отключатель 8 - в положении О,тогда

Z,(t) Xe(t) + Y(t).

(6)

Вольтметр 15 измер ет амплитуду посто нной составл ющей выходного напр жени квадратичного детектора 14 при подаче на его вход сигналов (1) - (6). Эти напр жени соответственно равны

и,

-fl.

и

/и ч

V,

2.,2

3 fUC + 2Ц/ С2со8,

U« P

+ U

u5 fU(c + 2CDcos(|)

2

D2 +

Mg.

U,

2„1 .

+

(12)

6 D +

+ 2qCDcos (q - V )

М

где U EljU (1Ш)0; - вклад в пос-

то нную составл ющую выходного напр жени квадратичного детектора ) |Ц (М (СО) -коэффициент передачи на

основной частоте; |U(iu3) - коэффициент передачи на

i-й гармонике.

Из соотношений (7), (10) и (11) выразим величину h, 4juDcosC|, а из (8), (10) и (12) - величину

U4)/2-Jif7,

(3)

U4 - ,со8ф)/

(14)

Амплитуда колебани X(t) пропорциональна амплитуде падающей волны

. С La,(15)

а амплитуда гармоники Y(t) из-за рассогласовани СВЧ-тракта вл етс линейной комбинацией падающей (а) и первой гармоники отраженной (Ь) волн

D

(16)

Ua +PbПоделив (16) на (15), выразим искомый

КК°: . . .

Г К, D/C - К2,(17)

45

При измерении ККО нелинейных СВЧ объектов требуетс знать уровень падающей волны /а/. С этой целью определ етс треть калибровочна константа К j при подключении вместо исследуемого объекта образцового ваттметра . Показание образцового ваттметра PQ св зано с уровнем нормированной падающей волны /а0/ соотношением .

/а0/ л|2Р0/(1 - /Г0|4),(22)

«

, , .где ККО образцового ваттметра Гй опгде К,, о/ /р, KЈ у //3 - калибро- 50 редел етс из соотношени (17) по

вычисленному значению D/C,

Из соотношени (16) с учетом (7) получаем

вочные частотно-зависимые

константы,

а отношение D/C вычисл етс из (13), 04) и (7):

-JUfT/K,,

где

D/C (h, + jh4)/, j -J4.

Дл определени калибровочных констант К и Кг производитс калиб

16261936

ревю, С этой целью вместо исследуг - мсго двухполюсник.1. 5 поочередно п д- ключаютс две образцовые нагрузьн с с известными ККО Г( и Г, дл которых по выражению (18) рассчитываютс отношени (D/C)( и (D/C).

При поочередном подключении образцовых .нагрузок соотношение (17) по- 10 рождает два линейных уравнени с двум неизвестными К и К2:

15

К, (D/C), - Ка, К,(D/C) 2- К2,

откуда

К, Г ( - Г2

(57с)Т(27с)Г

(19)

ходтича

а

11) у

3)

20

К,

(20)

25

30

riP/c)j I.MD/C). (u72T, - (S/СТг

гдд (D/C) i2 - дл каждой образцовой нагрузки вычисл ютс по формуле (18) с учетом того,что величина ср находитс из соотношени (9) по формуле

О/ iarccos (U3 - U - U2)/

8ф)/

(14)

,U2 ,(21)

где знак выбираетс по приближенно

известному значению ( .

(13),

(18) 55

-JUfT/K,,

(2з:

где

К,

/.

Подставл в. (23) вместо /а/ величину ай|, определим величин5г Кд,позво л ющую по показанию 1 вольтметра 23 контролировать уровень падающей волны .

Калибровка проводитс в каждой частотной точке заданного частотного диапазона.

После определени - калибровочных констант присоедин етс исследуемый двухполюсник, измер ютс напр жени (7) - (12), рассчитываютс величины (13), (14), (18), откуда по формуле (17) вычисл етс искомый ККО пр уровне падающей волны, определ емом по формуле (23).

Неидеальность СВЧ-узлов, вход щих в состав устройства дл измерени ККО двухполюсника СВЧ, интегрально учитываетс в процедуре калибровки, обеспечивающей высокую точность измерений без использовани прецизионных и дорогосто щих СВЧ-узлов.

Claims

1. Устройство дл измерени комплексного коэффициента отражени двухполюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор с регулируемым уровнем выходного сигнала , первый направленный ответвитель и вентиль, первый и второй согласо0

5

Q

5

0

ванные отключатели, второй направленный ответвитель, к выходу лервичного канала которого подсоедин етс исследуемый двухполюсник СВЧ, первый сумматор , выход которого соединен с первым входом второго сумматора, а выход последнего - с входом индикатора, отличающеес тем, что, с целью упрощени реализации, выход вентил соединен с входом второго направленного ответвител , к ориентированному на падающую волну выходу вторичного канала которого подсоединена согласованна нагрузка, а ориентированный на отраженную волну выход вторичного канала соединен с вторым входом сумматора через первый согласованный отключатель, первый выход делител соединен с первым входом первого сумматора через второй согласованный отключатель, а второй выход делчтел соединен с вторым входом первого сумматора через введенный третий согласованный отключа- тель, при этом, делитель выполнен квадратурным, а сумматоры - синфазными .

2. Устройство по п.1, отличающеес тем, что индикатор выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора и вольтметра.