Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника свч

(2) 460300 (22) 09.11, (46) 07.02. (71) Горько институт (72) А.Н.За (53) 621.31 09 91, Бюл. 1 Ф 5вский политехническии йцев и С.В.Логано7.041 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ П 1 НТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА СВЧ(57) Изобретение относится к техникеизмерений на СВЧ. Цель изобретения -упрощение реализации. Устройство содержит СВЧ-генератор , направленныеответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюсник 5 СВЧ, согласованные отключатели 6 - 8, синфазные сумматоры 9 и 10, квадратурный делитель 11, согласованную нагрузку 12и индикатор 13Перед началом измерений проводят калибровку путем подключения вместо исследуемого двухполюсника 5 двух образцовых нагрузок. Измеронне проводят при различных соотношениях режимов согласованных отключателей 6 - 8 "Включено", "Выключенои измерении при этом амплитуды и стоянкой составляющсй выходного напряжения квадратичного детектора 14 спомощью вольтметра 15, входящего всостав индикатора 13. После этогопутсм вычислений определяют искомьшкомплексный коэффициент отражениядвухполюсника 5Неидеальность СВЧузлов, входящих в состав устройства,интегрально учитывается в процедурекалибровки, за счет чего обеспечивается высокая точность измерений безиспользования прецизионных дорогостоящих СВЧ-узлов. 1 з.пф-лы,1 ил.Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениямна СВЧ, и может использоваться дляизмерения комплексного коэффициентаотражения (ККО) линейных и нелинейных двухполюсников СВЧ.Целью изобретения является упрощение реализации.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройствадля измерения ККО двухполюсника СВЧ.Устройство содержит генератор 1СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый и второй цаправленные ответвители (НО) 2 и З,вентиль4, исследуемый двухполюсник 5 СВЧ,первый 6, второй 7 и третий 8 согласованные отключатели, первый 9 и второй 10 синфазные сумматоры, квадратурный делитель 11, согласованнуюнагрузку 12 и индикатор 13, состоящий из квадратичного детектора 14и вольтметра 15,Устройство работает ледующимобразом.Гармоническое колебание генератора1 через первый НО 2, вентиль 4,второй НО 3 поступает ца вход исследуемого двухполюсника. Колебаниепропорциональное амплитуде падающей волны,с ответвляющего выхода первого НО 2поступает на вход квадратурного делителя 11, выходные колебания которогочерез согласованные отключатели 7 иЯ и первый сицйазный.сумматор 9 поступают на первый вход второго синфазного сумматора 10.Колебаниепропорциональное амплитуде отраженной волны, с ответвляющего выхода второго НО 3 через согласованный отключатель 6 поступает навторой вход второго синфазного сумматора 10, выходное колебание которого поступает на вход квадратичногодетектора 14. Выходное постоянноенапряжение квадратичцого детектора14 измеряется вольтетром 15,На вход квадратично го детектора14 поступают слепую 1 ие колебания взависимости от поодч ий согласованных отключателей 6 - 7 (примем,что положение О соотцествует состоя 1нию "Выключено", полецию "1" - противоположное сост ;1,Согласованный ок:,.чатель 8 находится в положениисогласованные отключатели 6 и 7 - ц положеции "0" тогдаХ (С) = СфсояЯ 1,где С, Я - амплитуда и чаСтота соответственно,5 Согласованный отключатель 7 находится в положении 1 , согласованные отключатели 6 и Я - в положенииО, тогда О Х,2(.) = сС соя(Я 1 + (/), (2) У = Эсоя(Яс + С) +30 + Я 0 соя(1 Я + ф ),(4) где П, 1. - амплитуда и Фаза первойгармоники соответствен но;Э , Ц) - амплитуды и Фазы высшихгармоник, порожденных исследуемым двухполюсником, соответственно;40 1 - количество высших гармоник.Согласованные отключатели 8 и 6 находятся в положении "1", согласованный отключатель 7 - в положении "0", тогда Е,(г) = Х (е) + У. (5) Согласованные отключатели 6 и 7 находятся в положении 1", согласованный 50 отключатель 8 - в положении "0",тогда Е (г) = Х (г) + У(е) . (6)Вольтметр 15 измеряет амплитуду 55постоянной составляющей выходного напряжения квадратичного детектора 14 при подаче на его вход сигналов (1) - (6). Эти напряжения соответственно .равны где и - амплитудный множитель,учитывающий неравномерностьделения амплитуд сигналовквадратурного делителя 11; 51 - фазовый сдвиг, вносимый импо отношению к сигналуХ 1(с) .Согласованные отключатели 7 и 8 находятся в положении "1", согласованный 20отключатель 6 - в положении О, тогдаХ= Х 1 + Х (С) . (3)Согласованный отключатель 6 находит 125ся в положении 1, согласованныео т ключат ели 7 и Я - в положении1626 393 6ровк 1, С этой целью вместо нсслепу 1."мого двухпслюсник;, 5 пес .ерс;адно п дключаются две обр 1 зцсвые нагрузкис известными ККО Г и Г 1 драч ;сотсрых по выражению (18) рассчнтывэютсэотношения (Р/С) и (Р/С) .При поочередном подключении сбразцовых,нагрузок состнсшение (17) порождает два линейных уравнения сдвумя неиявестныья К 1 и Кг,Г = К,(Р/С), - К,Г = К, (Р/С) 2- К цгП,=РЧС,Б = 33 С +ЧС +(20 браэ цовой нагрузки вычисляются по Формуле (18) с учетом того,что величина с находит" ся иэ соотношения (9) по формулс+ 2 СРсоя +и: ЧС+ Р +21 СОсоЯ - Ц) + О2где П =О (Я)Р, - вклад в пос 1 ф 2тоянную составляющую выходного напряжения квадратичного детектора 14; Ц =Ц (Я) - коэффициент передачи наосновной частоте; 31(Я) - коэффициент передачи над-й гармонике. 25Из соотношений (7), ( 3 О) и ( 3 1) выразим величину Ь 1 =Рсоа(, а из (8), (10) и (12) - величину1 =рРя 1 пф30Ь = (Ц - Л - 314) /21 Г 1, (13) Ь= (06 - Уг - 334 - 2 ДЬ соя)/(14)35 Амплитуда колебания Х 1(й) пропорциональна амплитуде падающей волны а В,С = 1 а, (15)а амплитуда гармоники 7(й) из-за рассогласования СВЧ-тракта является линейной комбинацией падающей (а) ипервой гармоники отраженной (Ь) волнР = а + Ъ. (16)45Поделив (16) на (15), выразим искомыйККО:Г=К, Р/С- К 2, (17)(34) и (7):О/С = (Ь + 1 Ь)/11, (18) 55где д: 4-3,Для определения калибровочныхконстант К 1 и Кг производится калиб Г,(Р/С), - Г (Р/С)К2 (й/С)- (В/)23гд.", (Р/С),1 - дпя каждой о Ы = Т агссоя Р - 11 - П )/3 г=2 У,01 (2) где знак выбирается по приблнъенно известному значению 33 .При измерении ККО нелинейных СВЧ объектов требуется знать уровень па 1дающей волны /а/. С этой целью опре" деляется третья калибровочная константа Кпри подключении вместо исследуемого объекта образцового ваттметра. Показание образцового ваттметра Р 33 "вязано с уровнем норми 1 роеанной падающей волны /асоотношением. где ККО образцового ваттметра Г определяется иэ соотношения (7) по вычисленному значению Р/С.Из соотношения (16) с учетом (7) получаем 11626193 ляющую по показанию 01 вольтметра 23 контролировать уровень падающей волныеКалибровка проводится в каждой частотной точке заданного частотного диапазона.После определения. калибровочных констант присоединяется исследуемый двухполюсник, измеряются напряжения (7) - (12), рассчитываются величины (13), (14), (18), откуда по формуле (17) вычисляется искомый ККО при уровне падающей волны, определяемом по формуле (23). 10 Неидеальность СВЧ-узлов, входящих в состав устройства для измерения ККО двухполюсника СВЧ, интегрально учитывается в процедуре калибровки, обеспечивающей высокую точность измерений беэ использования прецизионных и дорогостояших СВЧ-узлов. Составитель М. Кромин Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор И,МускаЗаказ 276 Тираж 408 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретения 25 1. Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные СВЧ-генератор с 30 регулируемым уровнем выходного сигнала, первый направленный ответвитель и вентиль, первый и второй согласованные атключатели, второй направленный ответвитель, к выходу лервичного канала которого подсоединяется исследуемый двухполюсник СВЧ, первый сумматор, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, а выход последнего - с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения реализации, выход вентиля соединен с входом второго направленного ответвителя, к ориентированному на падающую волну выходу вторичного канала которого подсоединена согласованная нагрузка, а ориентированный на отраженную волну выход вторичного канала соединен с вторым входом сумматора через первый согласованный отключатель, первый выход делителя соединен с первым входом первого сумматора через второй согласованный отключатель, а второй выход делителя соединен с вторым входом первого сумматора через введенный третий согласованный отключатель, при этом, делитель выполнен квадратурным, а сумматоры - синбаэными.2. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что индикатор выполнен в виде последовательно соединенных квадратичного детектора и вольтметра.