Способ измерения s-параметров 2n-полюсника

)5 6 01 й 27/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к СВЧ-технике,к измерениям активных, реактивных и полных сопротивлений или производных от нихвеличин, и может быть использовано приавтоматизации измерений параметров СВЧ-устройств. Целью изобретения является обеспечение измерений Я-параметров 2 й полюсника без переключения каналов 2 ч полюсника. Устойство для измерения Я- параметров содержит амплифазометр 1, в составе которого имеется СВЧ-генератор, соединенный с первым каналом исследуемого 2 ч полюсника 2, остальные каналы 2 ч полюсника погружены на короткозамыкатели 3. Особенностью изобретения является нагружение всех каналов исследуемого 2 й полюсника 2, кроме первого, на короткозамыкатели 3, которые фиксируют не менее трех положений короткого замыкания, 1 ил.1659902 О-м входе 2 й-полюсника значение коэффициента отраженииия Го),Продифференцируем обе части уравнения (3) по фазе К-го короткозамыкателя:55 оф(и 5") ЕеЕЕИ 5") ко,10 где Е(, - матрица, имеющая только один отличный от нуля элемент, расположенный в ;й строке и -м столбце:1, , и О., 015 Г-ф(5)0ОМ-В уравнении (4) величина производнойдт+)20 гопределяется путем интерполяции поПуизмеренным значениям коэф ициента отрахгеник на О-м входе Р"у 4) как функции фазового сдвига короткозамыкателя М-го входа ори у 4") =Щ , где -Мт )у) и фиксированным фазовым сдвигам остальных короткозамыкателей фаэовращателей) )=уЪ при %, совпадающим для всех 30 групп и-й серии измерений. Измерения значении Гкв) = Ю уаи) ) как функции фаво.вого сдвига К-го короткозамыкателя при фиксированных и, М будем считать М-й группой и-й серии измерений, причем в наших 35 обозначениях справедливо тождество)ч)о) о) )д) ЬЕсли ввести обозначения:Ь("Ъ (й п - Я) Я)о. " (6)то иэ системы уравнений (3) полугим:о,-- (1сфмю г 55Модель измерирем в виде соединени один из которых - исг а другой 2(й)-пол яния тельнойя двух мн гытуемы юсник с м истемы выбегополюсников, 2 й-полюсник, трицей рассев 1, (2)=Р Гоо2(ч)-полюсник с такой матрицей рас сеяния может быть реализован в виде системы короткозамыкатегекй, подключенных ко всем входам испытуемого многополюсника, кроме О-го, при этом р )-фазовый сдвиг, вносимый короткозамыкателем 1-го плеча 2 Й-полюсника в и-й серии измерений.Коэффициент отражения на О-м входе испытуемого 2 ч-полюсника в выбранной модели имеет вид:55 Х")ае Яоо +Я о (йп - Я ) Яо(3)Каждому набору фазовых сдвигов короткозамыкателей (каждой матрице В) соответствует определенное измеренное на)и)-го ураго уравне Записав систему иде одного матричн го решение, получи ния (6) в и найдя Изобретение относится к измерению активных, реактивных и полных сопротивлений или производных от них величин и может быть использовано при автоматизации измерений параметров СВЧ-устройств,Целью изобретения является обеспечение измерений без переключения канаг)ов 2 й-пол юсника,На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения Я-параметров 2)ч-полюсника, реализующего способ измерений Я-параметров 2)ч-пол юсника.Устройство для измерения Я-параметров 2 й-полюсника включает амплифаэометр 1, имеющий в своем составе СВЧ-генератор, испытуемый 2)ч-полюсник 2, короткозамыкатель 3.Амплифаэометр 1 подключен к первому каналу исследуемого 2 И-полюсника 2. Остальные каналы 2 ч-,полюсника нагружены на,короткозамыкатели.Устройство для измерения Я-параметров 2 Й-полюсника работает следующим образом.Матрицу рассеяния испытуемого 2 М-полюсника можно записать, выделив элементы, относящиеся к одному иэ его входов, обозначенному О-м номером: иэ системы уравнений (4)С тР Р Вгде В = (Ь)Ь ; Р = (Р,3 ,4(в) , 7С 11)1, =- Ь, ех ч) " гб;,1Как следует из проведенного анализа,компоненты векторов Ь " можно определить лишь с точностью до знака, т,е. известные нам величины Ь у выражаются через истинные в виде Ь") = ОЬ") , где О - диагональная матрица с диагональными элементами + 1, Отсюда находим, что входящие в данные соотношения и определяемые в результате измерений матрицы Р, В, Р связаны с их истинными значениями соотношениями вида:Р =Р " ;В =ОБ;Р=ЭР. 12)ФПодставляя эти выражения в расчетныесоотношения, получаем связь между полученными и истинными значениями искомых величин:Ь =ОЪ ;Я=О 5 О. (13)Следовательно, изобретение позволяетопределить недиагональные элементы искомой матрицы рассеяния лишь с точностьюдо знака, В некоторых случаях неопределенность в знаке может быть устранена путем использования априорной информацииоб испытуемом 2 й-полюснике,Погрешности определения элементовматрицы рассеяния испытуемого 2 И-полюсника, как это видно из соотношений (7), (10),являются погрешностями решения системы линейных алгебраических уравнений,правые части которых совпадают с измеренными значениями Г 4) или с элементамиматрицы Г, а матрицы коэффициентов этихуравнений - с матрицами Р или В.Погрешности измерения амплитуды и.фазы коэффициентов отражения заранееизвестны и совпадают с погрешностямиамплифазометра. Погрешности элементовматриц Р, В и Г, как видно из соотношений(8), (9), (11), порядка погр.ешностей производных дГИ/дд"), Путем интерполяциис использованием, например, многочленовнаилучшего среднеквадратического приближения можно получить эти производныев виде:д Г") 1 3 яа ът мтатттщпХ ) и) Гр, (14) щ = - Мпричем шаг и число точек интерполяции равны соответственно Л р и 2 М+ 1. Из выражения для производных следует. что погрешности их определения приблизительно равны погрешностям амплифазометра при достаточном числе точек интерполяции.Таким образом, оценка погрешностей 5 10 5 10 величины о") с точностью до знака), Затем переходят к следующей серии измерений, изменяя центральные значения фаз короткозамыкателей 3, осуществляя поочередное варьирование фазы каждого короткозамыкателя 3 и измерения соответствующих коэффициентов отражения, как описано выше, Общее число измерений равно ИИ)(2 М+1), где )ч - число серий, 2 М+1 - число измерений в группе. элементов матрицы рассеяния испытуемого 2)ч-полюсника дает величину порядка погрешности амплифазометра, если матрицы Р и В не являются плохо обусловленными.В противном случае существует возможность выбором новых фазовых сдвигов7 сделать эти матрицы хорошо обусловленными,Таким образом, анализ предлагаемой 20 модели измерений позволил установить закономерности, связывающие искомые элементы матрицы рассеяния с коэффициентами отражения на одном из входов 2 йполюсника, 25 Для определения Я-параметров исследуемого 2)ч-полюсника при помощи амплифазометра 1 измеряют коэффициенты отражения на выделенном О-м входе приразличным состояниях короткозамыкателей 30 3. Для этого проводят группы измерений, в каждой из которых фазы й)-х короткозамыкателей 3 фиксированы в своих центральных положениях и варьируется около своего центрального значения фаза только одно го короткозамыкателя 3, Число таких групп измерений в серии равняется числу нагруженных входов 2)ч-полюсника, причем центральные значения фаз любого короткозамыкателя 3 совпадают для всех 40 групп данной серии измерений (эти значения могут отличаться для различных короткозамыкателей 3).По значениям коэффициентов отражения, измеренным при известным значениях варьируемых фаа уае), путем интерполяции согласно (14) находят производныеГ(п)р = уф), а по ним с помощью(11)