Устройство для измерения комплексных коэффициентов отражения свч-двухполюсников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 4 6 01 К 27/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМ,Г СВИДЕТЕЛЬСТВУ С )ав ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова(56) Абубакиров О. А., Гудков К. Г., Нечаев Э. В. Измерение параметров радиотехнических цепей. - М.: Радио и связь, 1984.Авторское свидетельство СССР1282019, кл. 6 01 К 27/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ СВЧ-ДВУХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике СВЧ. Цель изобретения - повышение,801408385 А 1 точности и сокращение времени измерений. Устр-во содержит двухканальный СВЧ-гсцератор 1, восьмиполюснцк 3, исследуемый СВЧ-двухполюсник 4, измерители мощности 12, 24, 6, делитель мощности 10, сумматоры 11, 23. Для достижения пели введены переключатели 2, 7, направленные ответвителц 5, 7, 20, вентиль 8, делители могццостц 9, 13, 19, 22, сумматоры 25, 14, измерители мощности 26, 15, 18, 21 и квадратурцый мост 16. Делители мощности выполнены с сццфазцыми первыми выходами и противофазными вторыми выходами, а сумматоры выполнены с синфазными первыми входамц ц протцвофазными вторыми входами. Прц измерениях в широком диапазоне частот необходимо приблизительно выравнять злсктрпческие длины линий связи выходов делителей могцности и выходов сумматоров. 1 цл.11Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениям ца СВЧ, иможет ис 1 юльзоваться для измерения комплексного коэффициента отражения элементов и устройств СВЧ.Цель изобретения - повышение точнос ти и сокращение времени измерений.На чертеже приведена электрическая структурная схема устройствз для измерения комплексных коэффициентов отражения СВЧ-двухполюсников.Устройство содержит последовательно соединенные двухканальный СВЧ-гецератор 1, первый переключатель 2 и носьмиполюсник 3, первый выход которого является выходом для подключения исследуемого СВЧ- двухполюсника 4, второй выход СВЧ-генератора 1 нагружен на 1 юследовательно соедицеццью первый направленный ответвитель 5, вторичный тракт которого нагружен ци третий измеритель 6 моппц)сти, второй переключатель 7, вентиль 8, второй делитель 9 моццости, первый делитель0 мощности, цервьй сумматор 1 и первый измеритель 12 мощности, второй выход второго делителя 9 на гружен ца последовател ьно соединенные третий делитель 13 мо 1 ццости, четвертый сумматор 14 и пятый измеритель 15 мощ- цОСтИ.Второй ныход восьмицолюсцика 3, яв. ляк)шийся выходом падающей волны, соединен с первым входом квадрзтурцого мости 16, и третий выход восьмипо 1 осцик 1,3, яцл 51 к)цьцис 5 ВыхОдОм Отражен цц Волны, соедццсц с вторым входом моста 16. 11 ерный выход чоста 16 нагружен на последователь,и соеди цен цые второ и ца при влепи ы й о гвет 1 витель 17, вторичный тракт которого нагру,жен цз пестой измеритель 18 мощности и ,четвертый делитель 19 мощности. Второйвыход мосты 16 нагружен на последовательно соединенные третий направленный ответнитель 20, вторичный тракт которого нагружен на седьмой измеритель 21 мощности, и пятый делитель 22 мощности.Второй выход делителя 10 нагружен на последовательно соединенные второй сумчатор 23 и второй измеритель 24 .Мощности.Второй выход делителя 13 нзгружен на последовательно соединенные третий сумматор 25 и четвертый измеритель 26 мощности.Второй выход делителя 19 соединен с вторым входом сумматора 25, а второй выход делителя 22 с вторым входом сучматора 14.Второй выход делителя 9 соединен с входом делите)я 13.Устройство работает следуюц 1 их обри.зом.Сигнал СВЧ-генератора 1 с его перног выхода через переключатель 2 и носчиц.люсник 3 поступает нз вход исследуечогР 1 с, Р, - (се Р, -- юв).г(, - ,)(3) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2СВЧ-двухполкспика 4. С второго выходасигнал поступает в опорный канал, причемчасть мощности опорного сигнала, ответнленная ответвителем 5, поступает в измеритель 6. Опорный канал образуют каскадно подключенные к вь)ходу ответвителя 5переключзтель 7, вентиль 8, первый делитель 9, к выходам которого подключены делители 10 и 13. С помощью восьмиполюсника3 ответвляется часть энергии падающей иотракенной волн, причем ответвленные колебания замешиваются мостом 6. Образованные ца ныходе моста 16 две линейныекомбинации падаюцей и отраженной волнчерез ответвители 7 и 20 поступают нанходы делителей 19 и 22. Измерители 18 и21 показывак)т часть мощности колебанийца выходе моста 16. Их показания Р, и Р .Колебания с выходов делителей 9 и 221 юпарцо суммируются с выходными колебаниями делителей3 и 10 с помощью сумматоров 11, 25, 23 и 4.Принимая фазу сигнала в референснойплоскости измерителя мощности за нулевую,косеб)зцие на датчике измерителя 12 можнопредставить в виде как суперпозицию опорного сигнала з=ехр(8 ) и исследуемогосигнала С,ехр( р, ), который является первой линейной комбинацией падающей и отраженной волн. Показание измерителя 12Г) = )и+С,+2 С, фон(р, - 6 ) .Здесь )и - коэффициент преобразования изчерцтсля 12.С учетом показаний измерителей 6 и 18Рз =(зоРо+)хм Р+2 з.хР.Р, )сон( у, - Я,),где 1 си )х, - неизвестные коэффициентысвязи.Соответственно показание измерителя 26Р, =1,ой +х,1 Р +2х(х,Р, Р, )сон(, -аз+ 4 я) (2)где Ь 9 щ разность между сдвигом фазсигналов ца входах сумматора 11 и сдвигомфаз сигналов цз входах сумматора 25.Схема соединений выходов делителей3, 10, 19 и 22 и входов сумматоров 11, 25,23 и 14 ооеспечивает значение ЬЧ в окрестности 90. Недопустимыми являются значения Ь)з =0+180, поэтому при измеренияхв широком диапазоне частот необходимо приблизительно выравнять электрические длины линий связи выходов делителей мощностии входов сумматоров,В соответствии с (1) по показаниям трехизмерителей 6, 18 и 12 определяются величины,5) 10 15 45 50 55 Аналогично для второй пары измерителей 24 и 15 их показания Р и Ро в сочетании с показаниями измерителей 6 и 21 Р, и Р позволяют найти где С р, - амплитуда и фаза второй линейной комбинации на измерителе 24, Ь Ч 5 - разность сдвига фаз колебаний на входах сумматора 23 и сдвига фаз колебаний на входах сумматора 14.Соотношения (3) - (5) дают ком плексные амплитуды эквивалентных колебаний ФХ=рЗСсоя (Гр - Оз) +) рзв 1 п (Гр - Н)==1 гСЕ гСОЗ(Р+)ВПГР),Х 2= 15 С 2 соз(р 2 - О,;)+) р 3 Свп(р - 05) = =р,5 Се (совгр 2+зпр)прямо пропопциональных линейным комбина циям С и С, следовательно, справедливы соотношения Х =аа+ рЬ, Х = сс а 2+ РЬ .откуда искомый коэффициент отражения Г= - г - ; :,ф, (6)1-Хг Згдето у;, - константы калибровки, определяемые известными методами по трем образцовым мерам, Хг =Х/Хг.В задачу калибровки входит также определение коэффициентов )с,о, )с, 1(о, (с, )во 15 г )во )аа Четыре из них определяются при отключенном с помощью переключателяя 2 измерительном канале. ро. 1 У )1 р 11 Рзо Ро Рыо роо р о О о где Р, - Р - показания измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном измерительном канале, Р, - показание измерителя 6.Остальные коэффициенты определяются при отключенном с помощью переклюцателя 7 опорном канале.= Ро -я= р Ч=Р 52 Р Г, Рггде Р Р+ Р, Р - показания измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном опорном канале, Р, и Р - показания измерителей 18 и 19.В слуцае, если фазовые сдвиги ЬТ, и ЬУ известны приближенно, однако с погрешностью не хуже (15 - 20) , их точные знацения определяются при калибровке фаз. Процедура калибровки фаз заключается в следующем.Измеряются мощности Р, - Р, и по формулам (3) и (5) определяются сов(г - 6,) С Оь ( Чг - 6) = 0,5 ( Рг - 1 5 о- ) 5 г Р, ) Х11 52 2 и сов(Р - 8), затем цо формулам (4) и (5) по приближенным значениям ь Чд и Ь Чы вычисляются оценки п(Р - 6,) и зп(р - 6 Д, позволяющие точно определить квлранты, в которых находятся углы (г 9,) и (рг - ЙД. После этого из (2) опрслел 5 сгся сов(Я - Оь - ЬЧ ), что цри налицци опенки Йг 1 цОЗВОЛяст ОЛНОЗцаЧНО НайтИ тОЧНГС Значение ь рз . Аналогичное (2) соотношение позволяет по показанию Р, измерителя 15 моц 1 ности определить точное зцачсцце Ь Ч,. форму.га ггаобретенгг.ч20Устройство для измерения комплексныхкоэффициентов отра же ни я С ВЧ-,1 ву х 1 - люсциков, содержащее двухканальный СВЧ- генератор, восьмццолюсцик, первьй вх.1 которого является Выхолох лля цолклюцсцця исследуемого СВЧ-лвухцолюсника, первый делитель моцностц. к первому и второму выходач которого юлсос;1 ицецы соотвстстсино последовательно сослцненцыс первый суч матор и первый измеритель хОцности ц т 1- рой сумматор ц второй измеритель мнццостц Отличагошееся тем, что, с целью ювыпения точности и сокращения вречснц измерении, в него введены первый переключатель, вклкченный между первым выходом лвухкацгьцого СВЧ-генератора ц входоч восьмццоЗ 5 люсцика, цослсловательцо соелццеццые к рвый направленный отвствцтель, второй переключатель, вентиль и второй делитель мощности, вход основного тракта цсрвцп ц 1- правленного ответвитсля сослццсц с вторыч выхолом лвухкацалцнго СВЧ-гсцсра гора, третий измеритель мопцости, вхол кгтрох соединен с выходом вторичного тракта первого направленного отвствцтсля, цсрцый выход второго делителя мощности сослццГ ц с Входом Г 1 ерВОГО лс 1 нтсг 51 ."Онности, т 1)стци делитель мощности, Вход которого сослицсц с вторым выходоч второго легцтс,я мои- ности, последовательно сослццснцые третий сумматор и четвертый цзчсритсль мощности, квадратурный мост, первый вхол которого соединен с вторыч выхо;1 оч носыццгксника, являюцимся выхолоч цалакцсй ВГлны, а второй вхолс третьим в х.м восьмицолюсника, являощичся Вьхолоч о. раженцой волны, цослеловатсльцо ссл ц. ные второй направленный стветвитль, вхо. которого соелицец с первым в.холч ква.- ратурцого моста, и етвсргый ллитсль чоц- ности, последовтсн цо сос,1 ццс рс. направленный отвствцтс ь ", 1 кГО 1 ц соединен с вторыч вь ц р;",;,:1408385 С,остав 1 те,и В. ГончаровРедактор Е. Паин Техред И. Всрс Корректор М. Макси)ишинеиЗаказ 3308/49 Тнрдкк 77) Г 1 оссиисноеВНИИ 11 И Гост.1 р гн нного кочитстд ЕО.Р о сее 1)1 изобретений и о(крытой11:1 ПБ, Москнд, Ж:)З), Рдушскан наб., т. 4 31 ри ноас таиио.ногигрфичсское нрс:нринти., г.ккгорол, ул. 1 роектнан, 4 моста, и пятый делитель мощности, последовательно соединенные четвертый сумматор, первьй вход которого соединен с первым выходом третьего делителя мощности, а второй вход соединен с вторым выходом пятого делителя мощности, и пятый измеритель мощности, шестой измеритель мощности, подключенный к выходу вторичного тракта второго направленного ответвителя, седьмой измеритель мощности, подключенный к выходу вторичного тракта третьего направленного ответвителя, второй вход первого сумматора соединен с первым выходом четвертого делителя мощности, второй вход второго сумматора соединен с первым выходом пятого делителя мощности, первый вход третьего сумматора соединен с вторым выходом третьего делителя мощности, второй вход третьего сумматора соединен с вторым выходом четвертого делителя мощности, причем делители мощности выполнены с синфазными первыми выходами и противофазными вторыми выходами, а сумматоры выполнены с синфазными первыми входами и противофазными вторыми входами.