Способ определения комплексного коэффициента отражения и устройство для его осуществления

(9) ( 5)5 С 01 Е 27/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Гор 1 ковский политехнический институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к радио- измерениям на СВЧ, Цель изобретения - упрощение способа и устройства его осуществления, При определении комплексного коэффициента отражения (ККО) измеряют мощность падающей волны, мощность линейной комбинациисдвинутой на определенный угол иуменыпенной по амплитуде падающейволны и первой гармоники отраженнойволны. Измеряют мощность суммы падающей волны и линейной комбинациии проводят вычисление. Устройстводля реализации способа содержит генератор 1 СВЧ, направленный ответвитель 2, фильтр 3 нижних частот,исследуе;ый двухполюсник 4 СВЧ,квадратурный делитель 5, выравнивающий отрезок 6 линии передачи, синфазные сумматоры 8 и 9, согласованные отключатели 10 и 11 и индикатор 12, Измерения проводят при различных сочетаниях режимов "Включено - Выключеносогласованных отключателей 10 и 11,при этом снимают показания индикатора 12, по которым вычисляют величинуККО. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.11626195 Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениямна СВЧ, и может использоваться дляизмерения комплексного коэффициентаотражения (ККО) линейных и нелинейных СВЧ-устройств.Целью изобретения является упрощение реализации способа,На чертеже представлена структурная электрическая схема устройствадля определения ККО двухполюсникаСВЧ, которое содержит генератор 1СВЧ с регулируемым уровнем выходногосигнала, направленный ответвитель2, фильтр 3 нижних частот, исследуемый двухполюсник 4 СВЧ, делитель 5,выполненный квадратурным, выравни -вающий отрезок 6 линии передачи,аттенюатор 7 с регулируемой величинойослабления, первый 8 и второй 9 сумматоры, выполненные синФазными,первый 10 и второй 11 согласованныеотключатели и индикатор 12, реализованный в виде ваттметра. 25Способ определения ККО двухполюсника СВЧ осуществляется следуюшимобразом.Иэ измерительного тракта, где вопорной плоскости исследуемого нелинейного двухполюсника 4 существуютполигармзнические папающая а(с) и отраженная Ь волны, фильтруют и ответвляют их первые гармоникиды первых гармоникответвленньгс колебаний;комплексные амплитуь,а 45 циенты,50 55и 1где знак + перед квадратцым корнемв формуле для синуса берется при(11) О, а знак - при(;. О.Из (7) и (8) получаем величину/ ксмплексные амплитуды первых гармоникпадаюшей и отраженной волн в опорнойплоскости;комплексные частотно-зависимые коэФФит,е, колебания РП и Ц О приблизиптельно пропорциональны соответственно падаюшей и отраженной волнам. В идеальном случае// = // = о.Сформируем колебание Б как сум му колебания П о, и колебания сдвинутого по фазе на угол Ы гдер 1л 3 К/4/(/ ( --- , и измененного по амплитуде в о раз:/Б,/( Ч/У / /з 1 п(/. (4) При этом условии фазовый сдвиг между колебаниями 1)- и П и имеет постоянПный знак при любой фазе колебанияВ частности, для 1) 0 этот Фазовый сдвиг (. всегда положителен при любой фазе колебания Пообусловленной Фазой ККО исследуемого устройства.Таким образом, с учетом заданного диапазона измерений по модулю ККО /Г/, например О й/Г/ б 1, при максимальной величине /Г/ и, следовательно, максимальной амплитуде /1 / из усо ловия (4) находится допустимая минимальная величина о. Целесообразно выбрать величину с 1 с некоторым запасом, однако чрезмерно большая величина и снижает точность измерений,Поделив ( 3 ) на (1 ), и."я с иП/Бп, - (а + 3 Ь,)/(, а, +Ь, где= + (Че- + це11 з (5) выразим искомьп ККО Г = Ь /аГ = ( Р - К,)/(К, - рК,), (6) где ) = Ъ/Пп 11 К 1/фф/Ф 1 К 3 = 3 Ь - калибровочные константы,Измерим мощности волн Г и Бп а также мощность их суммь 1:Р = Бп 1/2 ф Рг = Пь/", (7) 2 гР = Б,/2 + У/2 + П, . е з(, где волны Уп, и Ьб пола 1,ются нор мированнымии.Из (7) следует сов( = (Р - Рг - Р, ) /ц Р Р 2, (8)(9) подстановка которой в (6) при известВ ных калибровочных константах К Кй ) 5 К позволяет получить искомый ККС Г по формуле31 ОДля определения калибровочных констант в каждой частотной точке проводится стандартная калибровка по трем образцовым нагрузкам с известными ККО Г Г, Г. При поочередном подключении их к измерителю соотношение (6) порождает систему из трех линейных алгебраических уравнений с тремя неизвестными К, К, К, имеющую единственное решение. В идеаль- О ном случае при= 0 константа К = = 0 и для калибровки достаточно двух образцовых нагрузок.Устройство для определения ККО двухполюсника СВЧ работает следую щим образом.Гармоническое колебание генераторачерез направленный ответвитель 2 и фильтр 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника 4, в опор ной плоскости которого возникают полигармонические падающая и отраженная волны, часть энергии которых (энергии первых гармоник) ответвляется направленным ответвителем 2 с35 переходным ослаблением 3" 30 дБ и конечной направленностью. Сигнал падающей волны, содержащий небольшую долю отраженной волны (-15- 40 дБ), делится примерно по- щ полам квадратурным делителем 5,сигналы на выходах которого сдвинуты по фазе на угол 1 , приблизительоно равныи 90 и незначительно изменяющийся в диапазоне частот. 45Электрическая длина каналов между выходами квадратурного делителя 5 приблизительно выравнивается при настройке с помощью выравнивающего отрезка 6 с регулируемой длиной. В силу этого фазовый сдвиг (1 между колебаниями, формирующимися на выходах квадратурного делителя 5, сохраняется и на входе индикатора 12.Сигнал отраженной вачны с ответвляющего выхода направленного ответвитепя 2 поступает на первый вход первого синфазного сумматора 8, где суммируется с сигналом падающей вол 1. Способ определения комплексного коэффициента отражения, основанный на измерении мощности Р падающей волны, измерении мощности Р линейной комбинации, представляющей= 1 Р,/Р (соя+ в 1 п 1),ны, сдвинутым на уголи измененным по амплитуде в ц раэ с помощью аттенюатора 7. Величина Ч, соответствующая условию (4), выбирается при настройке следующим образом.Первым согласованным отключатеьем 1 О отключается сигнал на первом входе второго синфазного сумматора 9. Вместо исследуемого двухполюсника 4 включается короткоэамыкатель с модулем ККО, примерно равным единице. Аттенюатор 7 включается на максимальное ослабление и индикатором 2 иэмеСряется мощность Р колебания П вхоО 1 ф дящего в (4). Затем короткозамыкатель заменяется согласованной нагрузкой с модулем ККО, меньшим О,.Ослабление аттенюатора 7 регулируют таким образом,чтобы индикатор 12 регистрировал мощность Р второго слагаемого в (3), соответствующего условию (4), т.е.Р здп 11 Р (1 О)При неточно известном или изменяющемся в диапазоне частот угле ( условие (10) обеспечивают с полуторадвухкратным запасом.Сигнал П с первого выхода квадратурного делителя 5 через выравнивающий отрезок 6 и первый согласованньп отключатель 10 поступает на первый вход второго синфазного сумматора 9, где суммируется с сигналом П, поступающим с выхода первого синйазного сумматора 8 через второй согласованный отключатель 11 на второй вход второго синфазного сумматора .9.Показание Р формулы (7) снимается индикатором 12 при включенном (на пропускание) первом согласованном отключателе 10 и выключенном втором согласованном отключателе 11, показание Р - при выключенном первом сог 1ласованном отключателе 10 и включенном втором согласованном отключателе 1, показание Р - при включенных согласованных отключателях 1 О и 11, По показаниям Р, Р, Р рассчитывается величина Р по формуле (9) и искомый ККО по формуле (6). Формула изобретения1626195 ла и направленный ответвитель,делитель, первый и второй сумматоры,индикатор, соединенный с выходом второгосумматора, первый и второй согласованные отключатели, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью упрощения реализации, ориентированный нападающую волну выход вторичного канала направленного ответвителя соедиР /Р еМ Р- Р-Р(Ф2 Р Р сов 1 25 2, Устройство д лексного коэффицие полюсника СВЧ, сод тельно соединенные компопределе фильтром н ого служит нен с введеннымтот, выход котоключения исследСВЧ. ни ас вУх 30вата отраже ржащее последогенератор СВЧ для под- олюсника емого двч егулируемым уровнем выходного г орректор Л.Осауленко Тираж 407 Подписноественного комитета по изобретениям и открь 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. аказ 276НИИПИ Госуд ям при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 собой сумму падающей волны, сдвинутой на угол И/У/ (ит 4 " 4уменьшенной по амплитуде, и первой гармоники отраженной волны, и вычислении, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа,дополнительно измеряют мощность Р суммы падающей волны и линейной комбинации, а вычисление комплексного коэффициента отражения Г осуществляют по фор- муле Р - К,Г = 153где К 1 К 2 КЗ - постоянные комплексные коэффициенты,определяемые при калибровке; 20 Составитель М.Кромиедактор И,Горная Техред М.Дидык нен с входом делителя, а ориентированный на отраженную волну выход,его вторичного канала соединен с первым входом первого сумматора, первыйвыход делителя соединен с первым входом второго сумматора через последовательно соединенные введенный выравнивающий отрезок линии передачи ипервый согласованный отключатель,второй выход делителя соединен с вторым входом первого сумматора черезвведенный аттенюатор с регулируемойвеличиной ослабления, выход первогосумматора через второй согласованныйотключатель соединен с вторым входомвторого сумматора, при этом делительвыполнен квадратурным, сумматоры -синфазными, а выход первичного канала направленного ответвителя соеди