Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника свч

(51)5 С О К 27/О ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ е М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Горьковский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КО 1- ПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ДВУХПОЛ 10 СНИКА СВЧ(57) Изобретение относится к радио- измерениям на СВЧ. Цель изобретения - упрощение реализации. Устройство содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюснпк 5 СВЧ,согласов,нные отключатели 6 - 8, сиъаз -ные сумматоры 9 и О,квадратурныйдел;тель 11, согласованную нагрузку12 и индикатор 13. Измерение и калибровку проводят прн различных сочет . -ниях режимов Включено - "Выключено" согласованных отключателей 68, снимая при этом показания индикатора 13 и рассчитывая по ним искомый комплексный коэффициент отраженияПоскольку неидеальность входящих в состав устройства СВЧ-узловинтегрально учитывается в процессекалибровки, достигается высокая точность измерений без использованиягрецизионных и дорогостоящих СВЧ-элементов. 1 ил,(3) ших гармониках,согласованные отключатели 6 и 7 находятся в состоянии Включен , согласованный отключатель а - в состоянии "Отключен", тогда согласованные отключатели 6 и 8 находятся в состоянии Включен",согласованный отключатель 7 - в состоянии "Отключен, тогда 55 где Б, Я - амилитуп 1 и частота колебания соответсг пно, согласованные отключатли 6 и 3 находятся всостоянии (ть 1 1 е 1, огласонанный Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениям на СВЧ, и может использоваться для измерения комплексного козИ 1 ициен 5 та отражения (ККО) линейных и нелинейных СВЧ-объектов.Целью изобретения является упрощение реализации.На чертеже представлена структур О ная электрическая схема устройства для измерения ККО двухполюсника СВЧ.Устройство содержит генератор 1 СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый 2 и второй 3 нап равленные ответвители (НО), вентиль 4, исследуемый двухполюсник 5 СВЧ, первый 6, второй 7 и третий 8 согласованные отключатели, первый 9 ивторой 10 синфазные сумматоры,квад О ратурный делитель 1, согласованную нагрузку 12 и индикатор 13.Устройство работае г следующим образом.Гармоническое колебание генера тора 1 через первый НО 2, вентиль второй НО 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника 5 СВЧ. Колебание, пропорционально амплитуде падающей волны, с ответвляющего выходапервого 1 О 2 через первый согласованный отключатель 6 поступает на второйвход первого синфазного сумматора 9.Колебание, пропорциональное амплитуде отраженной волны, поступающее сответвляющего выход второго НО З,делится примерно в равной пропорцииквадратурным делителем 11. Колебанияс ныходов последнего через второйсогласованный откпючатель 7, второй 4 Осинфазный сумматор 1 О и через третийсогласованный отключатель 8, второйсинфазный делитель 10 соответственно поступают на первый вход первого синфазного сумматора 9. 45В зависимости ог состояния согласованных отключателей 6 - 8 на индикатор 13 подаются следующие нормированные колебания: оь 1 гласованные отключатели 7 и 8 и олятся в состоянии и иОтключен, солосоввннме отключатели 6 - в состоянии "Включен", тогда,Х(Е) = Цсояу., (1) отключатель 7 - в состоянии "Включен", тогда Уь) = С(соя(Я + ) ++ " Ссоя(1.Ю + ф )1=2 где С( - амплитуда колебания первойгармоники;Ц 1 - фаза колебания первой гармоники по отношению кХ; Г (,Ц - амплитуды и фазы высшихгармоник;1( - число высших гармоник, согласованные отключатели 6 и 7 находятся в состоянии Отключен , согласованный отключатель 8 - в состоянии "Включен , тогда У (С) = сС,соя(Яй + ( +++, С соя(ЯТ +(;+ (11,),где пС( - амплитуда первой гармоники;коэффициент, учитывающийнеравномерность деленияамплитуды входного сигналаквадратурным делителем 11; фазовый сдвиг, вносимыйквадратурным делителем 11 напервой гармонике;амплитуды высших гармоник;фазовые сдвиги, вносимые квадратурным делителем 11 на выс 2 с) = Х(с) + 7), (4) Е (Е) = Х(С) + Ег(С). (5)При подаче на вход индикатора, представляющего собой ваттметр, сигналов (1) - (5) его показания соответственно равныР = П /2, (6)Р 2 С (/2 + Рг(г(10) где Рс, Р о - суммарные мощности высших гармоник.Из соотношений (9) и (10) с учетом (6) - (8) выразим следующие величины:С сову = (Р -Р 7-Р ) /2 Р,(11)15 во)2 Р, оСсов 1/сов 1/)/)2 Р, цаво 1,/12)(15) где К 1 = О( /, К = 1/(3 - калибровочные константы; отношение С/П вычисляется по формулеС/У. = С 1 соз/)2 Р, + 3где 3 = -1.2Для определения калибровочныхвконстант К 1 и К производится калибровка. С этой целью вместо исследуемого двухполюсника поочередно подключаются две образцовые линейныенагрузки с известными ККО Г и Г,Ризмеряются мощности Р -Р и вычисля 5ются отношения (С/П)1 и (1/П) в соответствии с (16),Для одной из нагрузок, напримердля первой, вычисляют из (7) и (8)с учетом того, что Р,Р = О,величину Ч, которая равнац .1 Р) /Р (17) 40 С,вво)///2 Р 1,(16) О Так как СВЧ-тракт не являетс иде альным, то первая гармоника колебания 7 с(С) пропорциональна линейной комбинации первых гармоник падающей а 1 и отраженной ЬволнС 1 = 1 а, +3 Ь,.(13) Колебание, поступающее с ответвляющего выхода первого НО 2,пропорционально амплитуде падающей волныБ =а (14)30 Поделим (13) на (14) и из полученного отношения выразим искомый ККО (Г = Ь /а ) исследуемого двухполюсника 5Г= К,С,/П-Ключенном согласованном отключателе 6. Показание индикатора 21 в этом случае равноРб = С,/2 + Ч С,/2 + ЧС,созе),(18г 7 7 7о;куда точное значение (1111 =+ асссов )/Рв - Рв - Р, ) /2 о 1 Р, ,Г 1(19) где знак выбирается по приближению известной величины 111-Записав для каждой образцовой нагрузки соотношение (.15), получим линейную систему уравнений с дгумя неизвестными К 1 и КРазрешив эту систему относительно К 1 и К 7, полу- чим Г 1(2 где ККО образцового ваттметра Г определяется по формуле (15),Выразим из (14) величину (г,/ сучетом (6)/в,//2 Р, /К гЗ)где К 3=-Ю/Подставляя в (23) вместо /а 1/ величинуа, определим К, позволяющуюпо показанию Р ваттметра контролировать уровень падающей волны.Неидеальность СВЧ-узлов, входящихв состав устройства.для измеренияККО двухполюсника СВЧ, интегральноучитывается в процедуре калибровки,обеспечивающей повышеннуюточностьизмерений без использования прецивгде отношения (С/П)7 вычисгяютсяпо форм 1 ле (16) для каждой обраэцовой нагрузки,При проведении измерений величиныЧ, (1) и К 1, К 7 счи)аются известными,При измерении ККО нелинейных СВЧобъектов требуется знать уровень па 1дающей волны 1 а,/, С этой ц "лью определяется третья калибровочная константа К при подключении вместо исследуемого двухполюсника 5 образцовоговаттметра. Показание образцового ваттметра Рс, связано с уровнем падающейволныаог соотношением/Тираж 403 Подписное Заказ 276 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Формула изобретенияУстройство для измерения комплекс 5 ного коэффициента отражения двухполюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый направленный ответвитель, к выходу ориентированного на падающую волну вторичного канала которого подсоединен первый согласованный отключатель, и вентиль, второй направленный ответвитель, выход первичного канала которого служит для подсоединения исследуемого двухполюсника СВЧ, а к ориентированному на, отраженную волну выходу вторичного канала подключен делитель, первый сумматор, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, авыход последнего - с входом индикатора, и второй согласованный отключатель, отличающееся тем,что, с целью упрощения реализации,выход первого согласованного отключателя соединен с вторым входом второго сумматора, вход второго направленного ответвителя соединен с выходом вентиля, а к ориентированномуна падающую волну выходу его вторичного канала подсоединена введеннаясогласованная нагрузка, первый выходделителя соединен с первым входомпервого сумматора через второй согласованный отключатель, а второй выход делителя соединен с вторым входомпервого сумматора через введенныйтретий согласованный отключатель,причем делитель выполнен квадратурным,а сумматоры - синфазными.