Измеритель s-параметров свч-устройств

(505 Б Е Н ЛЬСТВУ 4и риборостроительСаламатин и И.В.Кудельство СССР 7/06, 1979. ельство СССР 7(04, 1980, ержит твите- состора 5 и 6, со- аналь- икатор 0 Изобльной т автомат прибор ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции. Измеритель содгенератор 1 СВЧ, направленные отвели 2 и 3, образцовую нагрузку 4,ящую иэ переменного аттенюатоподвижного короткоэамыкателягла со ва нные нагрузки 7 - 10. двухкный согласованный детектор 1, инд тение относится к радиоизмеринике и может быть использованоческих измерительных системахСВЧ-диапазона. Целью изобретения является упрощение конструкции.На чертеже представлена схема измерителя Я-параметров СВЧ-устройств,Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, первый и второй направленные ответвители 2, 3, образцовую нагрузку 4, состоящую из первого переменного аттенюатора 5 и подвижногокороткозамыкателя 6, согла 12, переменные аттенюаторы 13 и 16 и исследуемое СВЧ-устройство: двухполюсник 14 или четырехполюсник 15. В измерителе осуществляется режим измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи четырехполюсника 15. Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии четырехполюсника 15, В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения используется двухполюсник 14, Этому режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо двухполюсника 14 подключается короткозамыкающая пластина, При определении модуля и фазы коэффициента передачи (отражения) четырехполюсника 15 З (двухполюсника 14) эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4, Использование двухканального согласованного детектора 11 позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентично-стью амплитудно-частотных х-к четырех детекторов, и упростить конструкцию. 1 ил, рСЛ- 10, двухканальный С) тор 11, индикатор 12, (Д аттенюатор 13, исслево 14 (двухполюсник) сник) и третий пере, араметров СВЧ-устующим образом. рения модуля и фазы фициента передачи канала первого нателя 2 нагружается созкой. Исследуемый включается во вторичсаванные нагрузкисогласованный детевторой переменныйдуемое С В Ч-устройсили 15 (четырехполменный аттенюаторИзмеритель Яройств работает следВ режиме измекомплексного коэфвыход вторичногоправленного ответвигласованной нагручетырехполюсник 15ный канал второго направленного ответвителя 3.Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии исследуемого четырехполк)сника 15,. Сигнал двухканального согласованного детектора 11 при калибровке равенЕдк 1=-Егй 21 Й 21 1 оЫ12 Я 42+ Ег Я 21 Я 31ИИ Х 1 Д 2, (1) где :г - сигнал генератора 1;- элементы матрицы рассеяния пердвого направленного ответвителя 2;Я- элементы матрицы рассеяния втоИрого направленного ответвителя 3;=1,2,3,4;) =1,2,3,4 - целые числа;Гок - коэффициент отражения образцовой нагрузки в режиме калибровки;Тд 2 - коэффициент передачи третьего переменного аттенюатора 16. Изменение положения подвижного короткозамыкателя 6, а также регулировка ослабления первого переменного аттенюатора 5 и третьего переменного аттенюатора 16 дает Едк 1 = О, которое фиксируется по нулевому значению индикатора 12. Тогда выражение (1) при нулевом сигнале на двухканальном согласованном детектоое 11 имеет видИПИ21 ГоЫ Я 12 Я 42=-Я 31 ТА 2, (2) где2 Лщт2 фд +л+- - ек ) где Фдк = тдк еф - комплексный коэффициент передачи первого переменного эттенюатора 5 в режиме калибровки;тдк - модуль коэффициента отражения первого переменного атгенюатора 5 в режиме калибровки;фд - фаза коэффициента отражения первого переменного аттенюатора 5 в режиме калибровки;Ае - текущая длина волны в волноводе;к - расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкэтеля 6 в режиме калибровки;ФГкзк =Гкзке л+Лв)- комплексный коэффициент отражения подвижного короткозамыкателя 8;Гкзкж 1 - модуль коэффициента отражения подвижного короткозамыкателя 6 в режиме калибровки.В режиме измерения при подключении СВЧ-устройства .15 сигнал на согласованном двухканальном детекторе 11 будет равенЕд 1 = Ег Я 21 Я 21 ГТЯ 12 Я 42 + Ег Я 21И (Ияиз 1 1"21 Тдг, (3) где 1"21 - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 15;Гт = тг дт Гкзг = где е д хв т ) - 5 коэффициент отражения образцовой нагрузки 4 в режиме измерения;где = тдт 6фд - комплексный коэффициент передачи первого переменного аттенюатора 5 в режиме измерения;г - расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижногокороткозамыкателя 6 в режиме измерения.При равенстве нулю сигнала на двухканальном согласованном детекторе 11 в режиме измерения имеет место тождествоЯ 21 1 г 12 Я 42= Я 31121 1 А 2(4)Из выражений (2) и (4) вытекает соотнохшение, позволяющее определить Я 21Я 21 т12 42 =-м 21 ои 1 1 г Я 4 г521, откудаЯ"21=ЯЬе ф 21 == д е У- (1-г 1-к )1 о 11 тдгде Я 21 = --- модуль комплексного коэфтдкфициентэ передачи исследуемого четырех полюсника 15;Ф =д-;(и -к)2 Л(6)- фаза комплексного коэффициента передачи исследуемого четы рехполюсника 15.35 Преобразование выражения для модулякоэффициента передачи даетО,1 Ак10В,1 ДгР)1040 1 1где АдБ=10 д - ; АтдБ) =1 бцЙК где- показания первого переменного аттенюатора 5 в децибеллах в режиме калибровки и измерения соответственно.Таким образом, выражения (6). (7) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 15, причем эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4,В режиме измерения модуля и фазыкомплексного коэффициента отражения ориентированный на падающую волну выход вторичного канала первого направленного ответвителя 2 нагружается исследуемым двухполюсником 14. Третий переменный аттенюатор 16 полностью введен, т.е. сигнал на двухканальный согласованный детектор 11 со стороны выходавторично(о канала второго направленного ответвителя 3 отсутствует.Режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо исследуемого двухполюсника 14 к выходу второго переменного аттенюатора 13, присоединенному к ориентированному на падающую волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя 2, подключается короткозамыкающая пластина (не показана).Сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11 при калибровке равени (Едк 2 = Ег Я 21 Я 21 ГоКг Я 12 Я 42+ Ег ЯЗ 1Гк Тд 1 Я 4 з.,(8)где Гокг - коэффициент отражения от образцовой нагрузки 4 при калибровке;Тд 1 - коэффициент передачи второгопере 4 енного аттенюатора 13;Гк - коэффициент отражения короткозамыкающей пластины во вторичном канале первого направленного ответвителя 2.Равенство Едкг = 0 фиксируется по нулевому показанию индикатора 12 путем регулировки первого переменного аттенюатора5 и второго переменного аттенюатора 13,т,е.ии (,( 4 . (Я 21 Я г 1 Гокг Я 12 Я 42 = -ь з 1 1 к Тд 1 Я 4 з,(9)В режиме измерения вместо короткозамыкающей пластины к выходу второгопеременного аттенюатора 13 подключаетсяисследуемый двухполюсник 14, В этом случае сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11, определяется какЕд 2 = (:г Я 21 Й 21 Гог Я 12 Я 42 + Е г Я 31 1 х ( Я 1 Гк Я 4 з, (10)Г 4где Гх =, Г,е 1(х - комплексный коэффициент отражения исследуемого двухполюсника 14аког- КОЭффИЦИЕНт ОтРажЕНИЯ ОбРаЗЦОвой нагрузки 4, при котором наблюдаетсяЕдг = О, т,е. выполняется равенствои и (Гог Я 21 Я 21 Я 12 Я 42.=-Я 31 ГхТЯ 1 43(11)Из выражений (9) и (11) вытекает соотношен ие, позволя ющее определить Г 45 50 55я( яи Г я( я ЯЬВгокгЯ 12 Я 42 Г Я 21 Я 21 Гог Я 12 Я 42 Гх, откудаГ д - к +, Г=(Го/Гок 2) Гк = е (лв(ок 2 15 20 25 30 35 40 гДе Гх =- Гог/Гокг - моДУль коэффиЦиента отражения исследуемого двухполюсника 14;ух =-ог ок) + г (13)- фаза коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14;( ог - расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя б в режиме измеоения;(.окг - расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя б в режиме калибровки,Окончательно выражение для определения модуля коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14 имеет вид0,(доКг10ГДЕ Аок 2; Аог- ораза ЕРоо ПЕРеЕнного аттенюатора 5 в децибеллах в режимах калибровки и измерения соответственно,Таким образом, выражения (13) и (14) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента отражения исследуемогодвухполюсника 14, причем эти параметрыопределяются параметрами образцовой нагрузки 4,Применение двухканального согласованного детектора 11 в измерителе Я-параметров СВЧ-устройств позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентичностью амплитудно-частотныххарактеристик четырех детекторов, применяемых в прототипе, и упростить конструкцию.Формула изобретения Измеритель Я-параметров СВЧ-устройств, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, первый и второй направленные ответвители, первый переменный аттенюатори подвижный короткозамыкатель, второй переменный аттенюатор, соединенный с ориентированным на падающую волну выходом вторичного канала первого направленногоответвителя, третий переменный аттенюатор, выход которого предназначен для подключений выхода исследуемого четырехполюсника, и индикатор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, выход третьего переменногоаттенюатора соединен с первым входом введенного двухканального согласованногодетектора, второй вход которого подсоединен к ориентированному на отраженную1659903 Составитель М.КроминРедактор Т,Орловская Техред М,Моргентал Корректор И.Муска аказ 1842 Тираж 424 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 агарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя, а выход - к входу индикатора, к выходу второго переменного аттен юатора подключена согласова нная нагрузка, а выход вторичного канала второго направленного ответвителя предназначен для подключения входа исследуемого четырехполюсникэ.5