Способ измерения электрических нагрузок свч-выключателей

(21) 4696381 (22) 11,04.89 (46) 23.12.91 (72) М.П,Бел (53) 621.317, (56) Авторск М 1427307,и субгармостями коммути первой га1/и, а электпо формуле мощностеи гармоник рируемых нелинейно элементов, к мощност выходном сигнале Кп, нагрузку определяют ик, генеирующих моники в рическую л, М 43 (088.8)е свидетельство СССл. 6 01 К 27/04, 1987 4"и ка СВЧ-выклютоячей волнь агруз ент с астот в СВЧсигнала;акт СВЧ ротношение мощнормоник к мощности одном сигнале. 2 ил,лектричема устрой- агаемого тложиГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОРС 0 МУ СВИДЕтЕЛЬСтВУ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СВЧ-ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано при исследованиях, разработке, настройке и контроле различных переключающих устройств. Целью изобретения является повышение точности измерения электрических нагрузок СВЧ-выключатеей, работающих в нелинейном режиме. Цель изобретения достигается за счет того, то дополнительно измеряют отношение Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких, частот и может быть использовано при исследованиях, разработке, настройке и контроле различных переключающих устройств (СВЧ-выключателей, ограничителей, модуляторов, аттенюаторов и т.д.), коммутирующих элементов (р -- п-диодов, полевых транзисторов, фоторезисторов, элементов на сегнетоэлектриках и т.д.),Целью изобретения является повышение точности измерения электрических нагрузок СВЧ-выключателей, работающих в нелинейном режиме.На фиг. 1 представлены зависимости относительных погрешностей сравниваемых(5)5 6 01 й 22/00, 6 01 й 27(04 где й - электрическая чателя; К - коэффицСВЧ-выключателя наослабление, вносимоеключателем; Кп, 1/и -стей гармоник и субгапервой гармоники в вы собов измерении от величин э х нагрузок; на фиг, 2 - блок-схе а для реализации предл способа.По оси абсцисс(фиг.1) о ена величина пд, где и= 10 для кривых Ч и и= 1 для кривыхи .На схеме (фиг.2) показаны генератор 1 СВЧ-мощности, коммутирующее устройство 2, анализатор 3 спектра, направленный ответвитель 4, согласованная нагрузка 5.Указанная схема позволяет измерять как ослабление и коэффициент стоячей волНы, так и отношения мощностей гармоник. Вначале производят изменение на выходе коммутирующего устройства отношенийгармоник к первой гармонике сигнала по схеме. При этом фиксируют с помощью аттенюатора анализатора спектра уровень первой гармоники на выходе коммутирующего устройства, Затем меняют местами анализатор 3 спектра и согласованную нагрузку 5 и определяют отношение гармоник на входе коммутирующего устройства к первой гармонике сигнала на выходе и фикси. - руют с помощью аттенюатора анализатораспектра уровень первой гармоники на вхо, де. После этого отключают коммутирующее устройство 2, а на его место подключают короткозамыкат".ль и определяют отношение падающей мощности к мощности первой гармоники на выходе и входе коммутирующего устройства (т,е. ослабление и КСВ). Величину электрической нагрузки определяют по формулеМ Ррас 4 КРпад (К+1)-- (1+Кв, 1/и),л )1 Измерение электрических нагрузок, включая величину ослабления, коэффициент стоячей волны на частоте сигнала и отношение мощностей гармоник и субгармоник к мощности первой гармоники, позволяет учесть влияние на электрическую нагрузку не только величины импенданса СВЧ-выключателя, но и величины его нелинейности, вследствие этого по, вышается точность измерений. Отличиевеличины электрической нагрузки нелиней-ного элемента от величины электрической ; нагрузки аналогичного линейного элементаявляется следствием преобразований части падающей мощности в мощность гармоник и субгармоник сигнала, приводящих к изменению баланса мощностей на частоте сигнала и рассеиванию мощности на частотах гармоник и субгармоник, Для реализации предлагаемого способа требуется всего один измерительный прибор и узкополосный направленный ответвитель (с ослаблением не менее 10 дБ), а измерения отношений гармоник могут производится во всей рабочей, полосе частот анализатора спектра, что сокращает трудовые затраты и время измерения,Способ измерения электрических нагрузок может быть использован как при практических разработках коммутирующих устройств и коммутирующих элементов (повышение надежности). так и при исследовании физических процессов, протекающих в10 15 элементы на основе сегнетоэлектриков являются существенно нелинейными и на вы 55 20 25 30 35 40 45 50 коммутирующих элементах, Коммутирующие элементы (р-и-диоды) в метровом диапазоне при достаточно высоком падающем уровне ведут себя (особенно ограничительные диоды) как существенно нелинейные элементы, Высшие гармоники в метровом диапазоне длин волн вносят существенный вклад в баланс мощностей р - -п-диодов, а измерение электрических нагрузок диодов без учета высших гармоник снижает точность измерений и приводит к неверному определению допустимого уровня рабочей мощности коммутирующих устройств, что снижает их надежность. Коммутирующие соких частотах,Способ дает возможность экспериментально получить зависимость нелинейных искажений. от рассеиваемой мощности в коммутирующем элементе в диапазоне частот, что позволяет определить область применения различных коммутирующих элементов в диапазоне частот и амплитуд падающего сигнала, Предлагаемый способ измерений также может быть использован для экспериментального исследования физических процессов в коммутирующих элементах, в частности он дает возможность экспериментально проверить зависимость критического тока от частоты сигнала, теоретически полученную в работе, так как высокочастотный ток может быть найден с помощью измерения электрической нагрузки, падающей мощности и сопротивления р -- и-диода. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован для измерения электрических нагрузок не только коммутирующих элементов, но и других нелинейных элементов, например диодов с накоплением заряда (ДНЗ) в умножителях частоты, ДНЗ работают в умножителях частоты в режиме накопления заряда и резкого восстановления обратного сопротивления без подачи постоянного обратного напряжения или постоянного прямого смещения, вследствие чего электрическая нагрузка ДНЗ может быть измерена предлагаемым способом. Знание зависимости уровня выходной гармоники от уровня рассеиваемой мощности в ДНЗ дает возможность настраивать умножители частоты на оптимальный режим работьь Формула изобретения Способ измерения электрических нагрузок СВЧ-выключателей, заключающийся в облучении исследуемоо элемента СВЧ- волной, измерение ослабленичсигнала икоэффициента стоячей волны К на данной частоте и определении электрической нагрузки, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности. измерения электрических нагрузок СВЧ-выключателей, работаю щих в нелинейном режиме, дополнительно измеряют отношение мощностей гармоник и субгармоник на входе и выходе исследуемого элемента к мощности первой гармоники на выходе Ь, 1/и. а электрическую нагрузку определяют по формуле 4 К1700451 Составитель Е,АдамоваТехред М.Моргентал Корректор Т.Палий. актор И,Шулл роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 4463 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5