Устройство для измерения параметров варикапов

СООЗ ССЕЕТСНИКСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51) ОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ"/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕ е к СССР 979. ПАРАдл ожносержит стн ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯМЕТРОВ ВАРИКАПОВ(57) Изобретение предназначенрасширения функциональных возтей устройства. Устройство соконденсатор 2 переменной емко тектор 7 напряаения, блок В запоминания, блок 10 деления, генератор 11 высокой частоты и источник 12 напря- жения постоянного тока. Введение четвертьволновьщ линий 5 и б коммутатора 9 и детектора 13 позволяет кроме измерения добротности варикапов (В), тангенса угла потерь н днэлектри ческой постоянной радиотехнических материалов определять и емкость В, Кроме того, использование устройства повьппает точность измерения эа счет осуществления иэмерейия при,шобой ем,кости В и исключения эталонных В,ф-лц, 1 ил.1387672 Изобретение отос 1 тся к измерительной теховке и может быть использовано для измерения добротности варикапов, тангенса угла потерь и ди" электрической постоянной радиотехнических материалов.Целью изобретения является расВирение Функциональных воэможностей устройства за счет воэможности иэмере О ния не только добротности, но и емкости варнкапов, а также повьппение точности эа счет осуществления измерения при любой емкости варикапа, исключения эталонного варикапа. 15На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит коаксиальную линию 1, выход которой соединен с конденсатором 2 переменной емкости, а вход имеет клеммы 3 для подключения исследуемого варикапа 4. К входу коаксиальной линии 1 выходом подключена вторая. четвертьволновая линия 5, вход которой соединен с выходом первой чет"Я вертьволновой линии б,с входом детектора 7 (преобразователя напряжения где И 1ПВьх в1Вых- ф,ЯсП = Пвх 16 Вх 1 ф ЕВА 1Н 5ЕВхвВХ 1- входные сопВИ ЬХЬ 2 ВХ 6ниЯ линий 1,5 и5 2 6 - волновые сопротивления линий 5 и 6.2 Вх - НалряжЕНИя ВЫСОКОЙЭХ 1 ЬХ 52частоты на-входахлиний 1,5 и 6.Выражая напряжение ОВ через на пряжение Б , а также Е 5 черезВХ 1 ВхвЕи переходя к модулю напряжения,имеемИ ЖУ = Б4 О ВХ 5 Вх 1 Е ф ВХ 5ЬХ 1 ВХ 1И1=-Е .(4)ВХ 6 Вх 1 у ф ВХВ Ц 2 Вк 15 5 высокой частоты в напряжение постоянного тока), выход которого соединенс входом блока 8 запоминания, выходкоторого через коммутатор 9 соединенс блоком 10 деления. Вход линии 6соединен с выходом генератора 11 высокой частоты, с выходом источника12 напряжения постоянного тока и свходом второго детектора 13, выходкоторого соединен с первым входомкоммутатора 9. Причем с выходомблока 8 запоминания соединен второйвход коммутатора 9, а его третий входсоединен с выходом детектора 7, Второй выход коммутатора 9 соединен с вторым входом блока 10 деления,Коммутатор 9 и блок 8 эаноминанияуправляются вручную,Устройство работает следующим образом.Поскольку уравнения для напряжений, токов и входного сопротивлениялинии, нагруженной на конце сопротивлением Е , имеют вид(5) где е - волновое сопротивление ли(1).Прн длине линии 1, близкой к 1/4длины волны распространения колебания. в линии, что соответствует сдвигу Аач У 0 = О (совВ 1+1 вхпВ 1); я У1 = - ф(- - .совВ 1+1 вхпВ 1); ьх 14 ВкВОУНООЕОПР тВ юп .ЦННПНбез потерь,сопротивление нагрузки и .конце линии,постоянная сдвига Фазы в линии ня единицу ее длины,длина линни, - амплитуды напряжения и токав конце линии,для четвертьволновых линий, у которыхсдвиг фазы 01 в в , имеем следующие3 Гвыражения для напряжений и входныхсопротивлений: При нагрузке коаксиальной линии 1 емкостным сопротивлением, т.е. Е= = -1 Хс, входное сопРотивление ее согласно выражениям (1) определяется вы- ражением- в 1 пВ 1 - сов 81У2 =ЗМХВХ 1И- .х совВ 1 + в 1 пВ 1Х(10) Вхэ(о) С ЗЬ 1 . Н Лола ЛПППП, бЛИЭКОМу К Эидчепню - , при опрглелепном соотноЯ ян.нни волнового сопротивления линии5 У, и ндгруэки Х, яхолное сопротивле" ние кодкснвльной линии 1 имеет индуктивный хардктер, В частности, при длине кодксидльной липин 1, соответствующей спнигу бдэы 81-- вход- О2 ное сопротивление линии, согласновыражению (5) определяется выражением где и 3 - угловая частота напряжениявоэбуждения линни,С - емкость конденсатора 2.Таким образом, при подключении20 к входу кодксидльной линии 1 исследуемого варикапа 4 образуется колебательная система, состоящая иэ емкости варикапа 4 С и индуктивностиЬ1.: Ъг С,Измерение добротности варикапа 4 и значения его емкости производят следующим образом.С помощью коммутатора 9 подключают выход детектора 13 к первому входу блока 1 О деления, а выход детектора 7 - к второму входу блока 1 О. Устанавливают на выходе генератора 11 (на входе линии 6) напряжение высокой частоты заданного уровня, 35 который поддерживают постоянным.По отношению напряжений5 и 1 Хв определяют блоком 10 деления входное сопротивление коаксиальной линии 40Я -- -Ур0 Вх 6, 1 Б (7)вХ ив 5 ИВх 5 6Изменяя емкость конденсатора 2,устанавливают входное сопротивлениелинии 1, равное заданному емкостномусопротивлению исследуемого варикапд 4что обеспечивает измерение.добротности варикапа 4 прнлюбой заданнойего емкости.Открывают вход блока 8, запоминания, например, ключом, который вво/дит в его память значение напряженияПВВ, и закрывают вход блока 8. Подключают,исследуемый варикаг. 4 к клеммам 3 коаксиальной линии 1, при этомна него подается напряжение постоянного тока от источника 2 напряжениячерез линии 6 и 5,Изменяя полярцэуищее напряжение ,пдстрдипдют колебательную систему (линна л кокдРнсдтор 2, вдрикяп 4)в реэонднс.Иомент настройки колебательной системы в резонанс соответствует максимальному отношению напряжений Ивкя и в 5 э определяемое блоком 10 делеВхб фния.При резонансе колебательной системы входное сопротивление линии 1 имеет значение вх 1 ос Ок(8) где- добротность исследуемого ввЬрикапа,Ф( - добротность коаксиальнойлинии 1;ЮгсдС - характеристика колебатель 1ной системы,"Х =сХ - еикостное сопротивление ваяврикапа.По отношению напРяжений Оаи ПВ 5 согласно выражениям (4) и (8) определяют блоком 10 К колебательной сисостемы где 0- напряжение при резонансевхоколебательной системы.С помощью коммутатора 9 отключаютвыход детектора 7 от второго входаблока 1 О и подключают к нему выходблока 8.СОгласно выражению (7) определяютблоком 1 О емкостное сопротивлениеварикапа Хс = л (11)и 1,гЩ ПВХВ Мботкуда емкость варикдпа определяютС Ый, Я-. -- . (12)1 0 И 1С помощью коммутатора 9 отключаютвыход детектора 13 от первого входаблока 10 и подключают х нему выходдетектора 7.Согласно выражениям (8), (10) и1387672 Идшенин -- можно получить оптимальноеИсогласование выхода генератора высокой частоты с входом линии б. 0 нв йюй к бабае)(13) При этом добротность варикапа 4,согласно выражению (9) определяется(1 ф (14)й - .4При,значениях7имеемА Ь Формула изобретения 1. Устройство для измерения пара/метров варнкапон, содержащее коаксиальную линию с клеммами для подключения варикапа на входе и конденсатором переменной емкости на выходе, источник:гнапряжения постоянного тока, генератор высокой частоты, блок деления и последовательно соединенные детектор и блок запоминания, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения точности измеренными четвертьволновыми линиями, вторым детектором и коммутатором, при этом выход генератора высокой частоты соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, входом второго детектора и входом первой четнертьволноной линии, выход которой соединен с входом первого детектора, выход второй четвертьволновой линии подключен к входу коаксиальной линии, а выходы обоих детектОров и выход блока за поминания соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого подключены к входам блока деления..2 Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что источник напряжения постоянного. тока выполнен регулируемым, Составитель А.О 1 умилишскаяРедактор Л.Волкова ТехредИ,Дидык Корректор А.Тяско Тираж 561 - Подписное ВНИИПИ Государственного комитетаСССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %-35 Раушская иаб., д, 4/5Заказ 3091 Производственно-полйграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, устройство определяет абсолютное значение добротности варикапа беэ использования образцового варикапа, как это имеет место в известном устройстве. "Кроме этого, в устройстве определяется емкость на рикапа на рабочей частоте, что способствует повышению точности.Согласно вйражению (4) в устройстве имеется воэможность осуществления сильной развязки колебательной систе 25 мы от внешних цепей, а также оптимального согласования выхода генератора 11 высокой частоты с входом измерительной линии 6. Так, согласно выра- жению (4)"при выборе определенного 30Уясоотношения в , - можно получить отекносительно низкое входное сопротивле- . ние линии 5, не превышающее несколь-, ких десятков .Ом. Входное же сопротив" ление детектора 7 на частотах до 300 МГц практически можно подучить порядка 10 Ом и выше. При укаэанном . соотношении входных сопротивлений линии 5 и детектора 7 осуществляется 40 сильная развязка колебательной системы от внешних цепей.Кроме того, согласно выражению (4) при вйборе определенного соотноРасчетное значение погрешности дляданного устройства составляет 1,223что и 5 раз ниже, чем н известномустройстве.