SU1677669A1 - Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерений на СВЧ и может быть использовано дл  создани  систем встроенного контрол и диагностики состо ни  элементов СВЧ-тдактов радиотехнических объектов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта содержит генератор 1 СВЧ, четырехзондовые датчики 2 и 4, исследуемый четырехполюсник 3 СВЧ, направленный ответвитель 5 падающей волны, исследуемый двухполюсник 6 СВЧ, трехка- нальный СВЧ-коммутатор 7, нагрузки 8,9 и 10 с различными коэффициентами отражени , блок 11 обработки информации и управлени . Процесс измерени  параметров элементов СВЧ-тракта состоит из трех режимов . Режим измерени  определ етс  состо нием СВЧ-коммутатора 7. Вычисленные в трех режимах измерени  значени  коэффициентов отражени  на входе и выходе четырехполюсника 3 позвол ют определить его S-параметры 2 ил. (Л С

Description

а vj

VI

О

О Ю

Изобретение относитс  к технике измерений на сверхвысоких частотах и может быть использовано при создании систем встроенного контрол  и диагностики состо ни  элементов СВЧ трактов радиотехнических объектов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

На фиг,1 изображена структурна  электрическа  схема измерител  S-параметров элементов CBS-гракта; на фиг.2 - структурна  эле сг чмскак схема блока обработки информации и управлени .

Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта содержит генератор 1 СВЧ, первый чегеоехзондовый датчик 2, исследуемый че ырхполюсник 3 СВЧ, второй четы- рехзондовый датчик 4, направленный ответвит ель 5 падающей волны, исследуемый двухполюсник 6 СВЧ, трехканальный СВЧ-коммутатор 7, первую 8, вторую 9 и третью 10 нагрузки с различными коэффициентами отражени , блок 11 обработки информации и управлени .

Блок И обработки информации и управлени  содержит коммутатор 12, АЦП 13, ЭВМ 14 и блок 15 индикации.

Измеритель S-параметров элементов СВЧ тракта работает следующим образом.

В результате подключени  трехканаль- ным СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвител  5 любой из нагрузок 8,9 или 10, на выходах второго четырехзон- дового датчика 4 по вл ютс  напр жени , которые описываютс  выражением

+ 1Г2т 2 +

+ 2 I Г2т I cos()

I 1,2, 3,4

т 1,2,3 ,

0)

где К2 - коэффициент передачи 1-го зонда второго четырехзондового датчика 4; Dm - коэффициент, завис щий от параметров элементов СВЧ тракта; I Ггт I , модуль и фаза коэффициента отражени  в плоскости подключени  направленного ответвител  5 к второму четырехзондовому датчику 4 при подключении СВЧ коммутатором т-ной нагрузки 8,9 или 10 к выходу направленного

ответви гел  5; 0zi - фазовое рассто ние от плоскости размещени  i-ro зонда до плоскости подключени  направленного ответви- тел 5 ко второму четырехзондовому датчику 4

Комплексный коэффициент отражени 

в плоскости подключени  направленного

ответвител  5 к второму четырехзондовому

датчику 4, св зан с параметрами СВЧ тракта

следующим соотншением

Г2т Гн + S41 2 Гт , т 1.2,3 (2)

где Гн I Гн I комплексный коэффициент отражени  исследуемого двухполюсника 6; $41 - комплексный коэффициент передачи канала направленного ответвител  5, используемый дл  ответвлени  мощности волны, падающей на исследуемый двухполюсник 6, Гт - комплексный коэффициент отражени  одной из нагрузок 8,9 или 10, подключенной СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвител  5,

В результате подключени  трехканаль- ным СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвител  5 любой из нагрузок 8,9 или 10, на выходах первого четырехзон- дового датчика 2 по вл ютс  напр жени ,

которые описываютс  выражением

+1Г1т12 +

+ 2 I Tim I COS (plm 2 011 ) ,

I 1.2,3,4 m 1,2,3

(3)

где KH - коэффициент передачи i-ro зон , v

да первого четырехзондового датчика 2; I Fim I , 9°1т - модуль и фаза коэффициента отражени  в плоскости подключени  четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2, при подключении СВЧ коммутатором 7 m-той нагрузки 8,9 или 10 к выходу направленного ответвител  5; 0ц - фазовое рассто ние от плоскости размещени  1-го зонда до плоскости подключени 

исследуемого четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2.

, v

Комплексный коэффициент отражени  в плоскости подключени  исследуемого че- тырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2 св зан с параметрами элементов СВЧ тракта соотношением

, v

Fim 5ц+

S2i Гат

-J2I2

1 - S22 Г2т 6

-J2I

;т 1.2 3 ,

W

где Sn - комплексный коэффициент отражени  входа исследуемого четырехполюсника 3; Sai - комплексный коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 3; S22 - комплексный коэффициент отражени  выхода исследуемого четырехполюсника 3; 2 фазова  длина второго четырехзондового датчика 4.

Процесс измерени  параметров эле- ментов СВЧ тракта состоит из трех режимов , определ ющихс  состо нием СВЧ коммутатора 7.

Первый режим измерени  (). По команде из блока 11 трехканальный СВЧ коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвител  5 первую нагрузку р с нулевым коэффициентом ни  ( Г| 0). Из (2) следует, что при комплексный коэффициент отражени  в. плоскости подключени  направленного ответвител  5 ко второму четырехзондовому датчику А равен

коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвител  5 третью нагрузку 10 с Гз Г2 0. Производ тс  измерени  комплексных коэффициентов отражени  на входе и BbixqAe исследуемого четырехполюсника 3 (Tig , ГЪз). Вычисленные значени  коэффициентов отражени  Fi3 , Г23 запоминаютс  в ЭВМ.

Вычисленные в трех режимах измере,- ни  значени  коэффициентов отражени  на входе и выходе исследуемого четырехполюсника 3 позвол ют определить его S-na- раметры. Система уравнений (4) преобразуетс  следующим образом.

- J2I2

rim 811 +822 Лт Тгт е +

- -J2I2

+ ДГ2те, т 1,2,3

.

(5)

С учетом (5) система уравнений (1) примет вид25

U2i1 |f П + I П, |2 +

2 I Гн I cos(pH-2€bi), 1 1,2,3,4

(6)

Система из четырех уравнений (6) с двум  неизвестными  вл етс  избыточной и может быть решена относительно неизвестных параметров ( I Гн I, одним из известных методов.

Одновременно с этим, решением системы уравнений (3) определ етс  комплекс- ный коэффициент отражени  (Гц)в плоскости подключени  исследуемого четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2. Вычисленные значени  коэффициентов отражени  Гц , Г21 запо- минаютс  в ЭВМ 14.

Второй режим измерени  (). По команде с блока 11 трехканальный СВЧ коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвител  5 вторую нагрузку 9 с коэффициентом отражени  Г2 0 .

Производ т аналогичные операции измерени  комплексных коэффициентов отражени  на входе и выходе .исследуемого четырехполюсника 3 ( Fi2 , Ib). Вычислен- ные значени  коэффициентов отражени  Fi2 , Га2 запоминаютс  в ЭВМ.

Третий режим измерени  (). По команде с блока 11 трехканальный СВЧ

5

0

5

0 5

0

5

где - Sn 822.

Система из .трех уравнений (7) с трем  неизвестными(5п,522, А ) вл етс  линейной и решаетс  относительно неизвестных методом Крамера или Гаусса.

Вычисленные значени  .етров элементов СВЧ тракта ( Гн Sn, 822, 821), в цифровом или аналоговом виде поступают Б блок 15.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта, содержащий генератор СВЧ первый и второй четырехзондовые датчики, выходы зондов которых подсоединены к входам блока обработки информации и управлени , и коммутатор, причем выход первого и вход второго четырехзондовых датчиков  вл ютс  соответственно выходом и входом дл  подключени  исследуемого че- тырехлрлюсника СВЧ, а управл ющий вход коммутатора соединен с выходом блока обработки информации и управлени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, введены направленный ответвитель падающей волны , выход вторичного канала которого соединен с входом коммутатора, выполненного трехканзльным, и перва , втора  и треть  нагрузки, подключенные к соответствующим выходам трехканального коммутатора, при этом вход первого четырехзондопого датчика соединен с выходом генератора СВЧ, выход второго четырехзондового датчика - с входом направленного ответвител  падающей волны, выход первичного канала которого  вл етс  выходом дл  подсоединени  исследуемого двухполюсника СВЧ,

   Х фч

   фа. 2