Измеритель s-параметров линейных четырехполюсников

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИК 1)4 6 01 К 27 3 НИЕ ИЗО Е%яс йь.1.; а,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР Р 808974, кл. С 01 К 27/02, 1978.Авторское свидетельство СССР У 951181, кл. С О 1 К 27/04, 980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ 8-ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХЦОЛЮСНИКОВ(57) Изобретение относится к измери тельной технике. Цель изобретения - ловьппение точности измерений четыре полюсников, Измеритель содержит г-р 1 СВЧ-сигнала, тройники 2 и 4, измерительные головки 3, 14, 15, 16 и 17,синфазные делители 5, 21 и 22 мощности, направленные ответвители (НО) 6,7, 8, 19 и 20, аттенюаторы 9, 10, 11,12 и 18, управляюще-вычислительныйблок 13, согласованные нагрузки 23,24 и 25 и исследуемый линейный четырехполюсник 26. Цель достигается введением аттенюатора 18, НО 19 и 20 иделителей 21 и 22, с помощью которыхкаждый из результатов измерений 8-параметров линейного четырехполюсника26 содержит информацию только об одном из измеряемых параметров. 1 ил.1 13221Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованов измерителях комплексных коэффициентов передачи (Б-параметров) линейныхчетырехполюсников в миллиметровом диапазоне волн.Цель изобретения - повышение точности измерений четырехполюсников.На чертеже приведена электрическая структурная схема измерителя Бпараметров линейных четырехполюсников.Измеритель Б-параметров линейныхчетырехполюсииков содержит генератор1 СВЧ-сигнала, первый тройник 2, первую измерительную головку 3 и второйтройник 4, первый синфазный делитель5 мощности, первый 6, второй 7 и третий 8 направленные ответвители (НО),первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 2 аттенюаторы, управляюще-вычислительный блок (УВБ) 13, вторую 14,третью 15, четвертую 16 и пятую 17измерительные головки, а также пятыйаттенюатор 18, четвертый 19 и пятый20 НО, второй 21 и третий 22 синфазные делители мощности, а также согласованные нагрузки 23-25, исследуемый линейный четырехполюсник 26,Измеритель Б-параметров линейныхчетырехполюсников работает следую 30щим образом.Аттенюатор 9 в процессе измеренийпостоянно открыт и на вход первогосинфазного делителя 5 мощности поступает сигнал П, пропорциональныйволне, падающей от генератора 1 СВЧсигнала на исследуемый четырехполюсник 26. Четвертый 19 и пятый 20 НОориентированы на ответвление во вторичные тракты волн, отраженных от че 40тырехполюсника 26. Поэтому при открытых аттенюаторах 10 и 12 и закрытах аттенюаторах 11 и 18 с выходасинфазного делителя 22 мощности навход НО 8 поступает сигнал 11, пропор циональный параметру Б исследуемогочетырехполюсиика 26.Выражение, определяющее показанияР измерительных головок 14-17, нормированные к показаниям Р измери 3тельной головки 3, в случае измерения параметра Б принимает следующийвид1 п) (5) ГДЕ Г 1 С 4,Фш ,М, п 1 п 2 скалярные константыопределяющие параметры синфазно-квадратурного преобразователя сигналов П 1 и П, состоящего иэ НО 6-8, головок 14-17 и делителя 5;х, у - реальная и мнимая части произведения измеряемого параметра Б ,Б 11 ф Б 11 ф Б 11 или Бт насоответствующий ему коэффициент передачи Амы измерителя от выхода генератора 1 СВЧ- сигнала до входа сигнала Ц 4. 99 2а выражение для Р соответственно принимает вид/К +Б /г (2)При открытых аттенюаторах 11 и 18 и закрытьгс аттенюаторах 10 и 12 сигнал У пропорционален параметру Бгг а выражение для Р имеет вид(11-= /К, +, Б/. (3)При открытых аттенюаторах 11 и 12 и закрытых аттенюаторах 10 и 18 сигнал 11 пропорционален параметру Би ф соответственно выражение для Р, принимает вид/К,+Ф, Б /(4)Каждое из выражений (1) - (4) представляет собой систему четырех уравнений (1 соответствует показаниям измерительных головок 14-17/, в которую помимо измеряемого Б-параметра входят параметры четырехполюсника (по во" семь неизвестных комплексных коэффициентов - К., р ;, у, с). Например, в выражении (1), кроме величины Б, входят четыре величины р, и четыре величины К. Осуществляя попарное вычитание (Р 4 -Р 14 ) и (Рь -Р 11 ), каждое из выражений (1) - (4) можно преутавить в следующем виде:Р 14 -Р"К= -- =К +ш х+п ч+ (хг +уг)рРь -Р о г(16) 3Коэффициенты передачи по своей сути являются величинами относительными, Поэтому коэффициенты передачи Ав реальных измерениях параметровфБ и Б возможно ронрмироаь 5 1 ф 1 готносительйо коэффициента передачи, который имеет место в реальных измерениях параметра Бг т.е, относительно величины А значение которого принимается за единицу:Аг (7)В этом случае константы Е, -. Еш, ш , и, и и могут быть определены в результате следующих калибровочных измерений. 151В начале выход НО 19 подключается непосредственно к выходу НО 20, аттенюатор 9 открыт, а аттенюаторы 10-12 и 18 закрыты. В этом случае в память УВБ 13 записываются результаты изме рений соответствующие условию К=О и равныеК= , иО,=Ег (8)Далее аттенюаторы 10 и 18 открываются, а аттенюаторы 9, 11 и 12 за крываются. В этом случае в память УВБ 13 записываются результаты измерений, соответствующие условию 11 =0 и равные= Е, и й = Е (9) 3 ОЗатем аттенюаторы 9, 10 и 18 открываются, а аттенюаторы 11 и 12 закрываются. При этом в память УВБ 13 заносятся данные, соответствующие режиму измерения величины Б, =1 и рав- ные После этого в разрыв между выхо дами первичных трактов НО 19 и 20 включается отрезок образцового волновода без потерь, фаза коэффициента передачикоторого на средней рабо-оо чей частоте,волновода равна 90 и ат тенюаторы 9-12 и 18 приводятся в положение, аналогичное случаю определения величин К и Я 1 (выражение 10). При этом в память УВБ 13 заносятся следующие результаты измерений: 50К =Е,+шх,+и у +ЕЯ =Е +шх,+пу, +Е , (11)где х, =совУ =ви УИз системй уравнений (8)-(11) с помощью УВБ 13 вычисляется и зано сится в память УВБ 13 значение кон" стант Е- Е ш, ш, и, и пг.На этом заканчивается калибровка измерителя в.режиме измерения пара-199метра Б. Для калчбровки измерителя в режиме измерения параметра Б тре 1 г буется дополнительно определить коэффициент А . Для этого при непос 12редственно соединенных выходах НО 19 и 20, открытых аттенюаторах 9, 11 и 12 и закрытых аттенюаторах 10 и 18 в память УВБ 13 записывается результат измерения, равныйК = Е, + ш,х . + и 1 У+ Е(х +У) (121г ггубРешение системы уравнений (12) позволяет определить и запомнить с помощью УВБ 13 величину5 зу 5 фДля калибровки измерителя в режиме измерения параметра открывают аттенюаторы 9, 10 и 12, закрывают аттенюаторы 11 и 18 и к выходу НО 19 подключают образцовый короткозамыкатель (Б, =-1).В память УВБ 13 записываются следующие результаты измерений:КЕ +шх+и 1 У+Е(х 6 У )(13)С =Я +тп х(,+игу + Еф(х, +У,)Решение сйстемы уравнений (13) относительно величин х и у позволяет найтиА 1= - (х + 1 у). (14)Для калибровки измерителя в режиме измерения параметра открывают аттеню аторы 11 и 18, закрывают аттенюаторы 10 и 12 и к выходу НО 20 подключают образцовый короткозамыкатель (Б = - 1). В память УВБ 13 записываются следующие результаты измерений:К = Е, +шх +пу +Е (хг +у,)Ег+шгх т +и" У + Ых 1 +Уг),(15)Аналогичным образом решение системы уравнений (15) позволяет найтиАгг= - (хт + У,)В результате перечисленных калибровочных измерений в памяти УВБ 13 записываются значения всех констант Е-Е, ш 1,шг, пи пг, а также величин Аг, Аи Аг соответствующих условию Аг=1.После этого в разрыв между выходами первичных трактов НО 19 и 20 ,включается измеряемый четырехполюсник и при положениях аттенюаторов, соответствующих режиму измерения любого из параметров Б , в память УВБ 13 заносят результат измерений Кр, = Е.+шх , +иу р+ Е (х ру Рк )г г О Е,+ш,х +и У+Е,(, у13221 Составитель В.РабиновичРедактор М,Бланар Техред И,Попович Корректор С,Черни Заказ 2859/41 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 5Решенйе системы уравнений (б) позволяет определить измеряемый параметр по формуле8 1= 1"; рК,2. (17)Рк Ак 5Поставленная цель достигается эа счет того, что каждый иэ результатов . измерений (1)-(4) содержит инфор"мацию только об одном иэ измеряемых параметров. Это упрощает процесс измерения параметров 8и Я, но отношению к процессу определения параметров Яи Я в известном измерителе и повышает точность измерений. Формула из обретения Измеритель Б-параметров линейных четырехполюсников, содержащий .четыре аттенюатора и генератор СВЧ-сигнала, к выходу которого через первый тройник подключена первая измерительная головка и второй тройник, к первому выходу которого через первый аттенюатор подключен вход первого сннфаэного делителя мощности, выходы которого соединены с первыми входами первого и второго направленных ответвителей, выходы которых подключены к второй, третьей, четвертой и пятой измерительным головкам, а вторые входы " к выходам третьего направленного ответвителя, причем выходы измерительных головок, управляющие входыпервого аттенюатора и генератора СВЧсигнала подключены к соответствующимвходам управляюще-вычислнтельногоблока, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерений,.введен второй синфазный делитель мощности, вход которого соединен с вторым выходом второго тройника, а выходы через второй и третий аттенюаторы - с входами первичных трактов введенных четвертого ипятого направленных ответвителей, выходы вторичных трактов которых нагру"жены на согласованные нагрузки, авходы через четвертый и введенный пятый аттенюаторы соединены с введенным третьим синфазным делителем мощности, подключенным к первому входутретьего направленного ответвителя,второй вход которого нагружен на согласованную нагрузку, причем управляющий вход пятого аттенюатора подключенк соответствующему входу управляющевычислительного блока, а выходы первичных трактов четвертого и пятогонаправленных ответвителей являютсявходами для подсоединения исследуемого линейного четырехполюсника.