Способ измерения -параметров многополюсника

,1224745 и) 4 6 О Е 27/28 ВТОРСНОМУ ЕЛЬСТВУ 21 22 46 71 Краси тельс (72) (53) (56) К исс рокод Сборн Г,А 1 цпюппз 8 Эа 1 з 1 е 1.1. шеазцтевепгз 1 ЕЕЕ. Ттапза 1977 г., стр А, Ре 11 егег М.1 Ъегюог 1 с раташегег оЕ апйеппа атташе" гуоп, ЧАР, Р 6,760-766. Я 3 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ 3716498/24-2126.03, 8415,04.86. Бюл, В 14Горьковский ордена Трудовогоого Знамени научно-исследовакий радиофиэический институтВ.В. Бычков621.317.612(088.8)Мельяновский П.А. и Инютинледованию взаимных связей шииапаэонных антенных решеток.ик "Антенны", 1970, вып. 9,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ Я-ПАМНОГОПОЛ 1 ОСНИКА(57) Изобретение макет быть использовано для измерения 5 -параметровантенных решеток и взаимных пассивных четырехполюсников. Цель изобретения - сокращение времени измерения. Устройство, реализующее способ,содержит генератор 1,делитель 2 мощности,амплифазометр 3 с ортогональной обработкой сигнала, рефлектометр 4,линию 5 передачи, делители 6 и 13мощности, амплитудные модуляторы 7и 8, исследуемый многополюсник 9,низкочастотные генераторы 10 и 11меандров, формирователь 12 разностной частоты, управляемый аттенюатор14, управляемый фазовращатель 15,квадратурный делитель 16 мощности,аналоговые перемножители 17 и 18,полосовые фильтры 19-24, синхронныедетекторы 25-30, сумматоры 31-34, регистратор 35, короткозамкнутую пере мычку 36 и ключ 37, В описании приведены математические выражения для определения действительной и мнимой части Б-параметров многополюсника. Достижению поставленной цели способствует то, что сигналы реакции на эа. жимах многополюсника модулируют по амплитуде меандрами некратных частот. Выделяют в квадратурных каналах гармонические составляющие с частотами моцуляции и раэностными частотамии синхронно детектируют их в сигналыпостоянного тока. По уровню этих сигналов с помощью математического выражения, приведенного в описании, определяют действительную и мнимуючасти Б-параметров многополюсника.1 ил.Изобретение относится к техникеизмерений и может быть использованодля измерения Б-параметров антенныхрешеток и взаимных пассивных четырехполюсников.Цель изобретения - сокращениеи (и+1)времени измерений в раз (где2п - число пар зажимов многополюсника) . На чертеже изображен вариант структурной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ измерения Б-параметров многополюсника, ког да многополюсник содержит пару входных и выходных клемм (случай и=2)Устройство содержит высокочастотный генератор 1, подключенный к входу делителя 2 мощности, первый выход которого соединен с первым опорным входом амплифазометра 3 с ортогональной обработкой сигнала, а второй с входом рефлектометра 4, линию 5 передачи, первый делитель 6 мощности, выходы которого соединены с сигнальными входами амплитудных модуляторов 7 и 8, исследуемый многополюсник 9, низкочастотные генераторы 10 и 11 меандров, формирователь 12 разностной частоты, второй делитель 13 мощности, управляемый аттенюатор 14, управляемый фазовращатель 15, квадратурный делитель 16 мощности, аналоговые перемножители 17 и 18, полосовые фильтры 19-24, синхронные детекторы 25-30, сумматоры 31-34, регистратор 35, короткоэамкнутую, перемычку 36 и ключ 37, первую 38 и вто- рую 39 клеммы для подключения исследуемого многополюсника, синфазный канал 40 и квадратурный канал 41. При измерении в УКВ диапазоне вкачестве высокочастотного генератора 1 может быть использован генера-тор Г 4-107.Делители 2, б и 13 мощности могут быть выполнены в виде гибридныхсумматоров трансформаторного типана ферритовых кольцах. В частности, 10 делитель 6 выполнен с коэффициентом деления Б, /Б =1 и развязкойвыходов 20 1 д 5,1 Бд-30 с 1 Б, гдеБ; (1=1, 2., 3) - Б-параметры делителя 6.15 Рефлектомер 4 может быть выполнен в виде гибридного делителя.Линия 5 передачи может быть выполнена коаксиальнойАмплитудные модуляторы 7 и 8 мо гут быть выполнены в виде прерывателей с идентичными коэффициентамипередачи в открытом состоянии, развязкой не менее 35-40 с 1 Б и с КСВНвходов не ниже 1,1 в эакрътом состоянии, Кроме того, собственные коэффициенты отражения модуляторов 7 и 8в открытом и закрытом состояниях должны быть одинаковыми.Генераторы 10 и 11 меандров могут ЗО быть выполнены на основе кварцевогогенератора с частотой 100 кГц и делителей частоты с кратностью деления25 и 36.Формирователь 12 разностной частоты может быть выполнен в виде перемножителя аналоговых сигналов, на входеи выходе которого включены фильтрынижних частот.Управляемый аттенюатор 14 может .быть выполнен на основе резистивно -го делителя, в котором в качествепеременного резистора примененполевой транзистор.15 3Управляемый фазовращатель 15 может быть выполнен в виде фазовращателя емкостного типа,Паласовые фильтры 19-24 могут быт выполнены в виде резонансных усилителей с полосой пропускания57.Синхронные детекторы 25-30 могут быть выполнены на палевых транзисторах по схеме, используемой в промьппленных усилителях типа У 2-8.Сумматоры 31-34 могут быть выполнены на операционных усилителях типа 140 УД 8 А. Коэффициенты передачи сумматоров 31-34 по неинвертирующему входу равны единице, а по инвертирующему - двум.В качестве регистратора 35 может быть использован осциллограф.Суммарные коэффициенты К Кг и К передачи трактов, образованные соответственно паласовыми фильтрами 19-21 и синхронными детекторами 25- 27 квадратурного канала 41, связаны с суммарными коэффициентами К 4, К и К передачи трактов, образованными соответственно паласовыми фильтра ми 22-24 и синхронными детекторами 28-30 синфазного канала 40, следующими соотношениями: Устройство работает следующим образом,Формируют высокочастотный монохроматический сигнал с помощью генератора 1,Разделяют этот сигнал по мощностина испытательный и опорный сигналыс помощью делителя 2 мощности.Передают испытательный сигнал кпервой 38 и второй 39 клеммам исследуемого многополюсника 9 с помощьюрефлектометра 4, линии 5 передачии первого делителя 6 мощности. Приэтом с помощью делителя 6 разделяютиспытательный сигнал на два сигнала,с равными амплитудами и фазами. Этисигналы поступают на входы модуляторов 7 и 8, включенных непосредственно перед клеммами 38 и 39 исследуемого многополюсника 9.Сигналы, выходящие из многополюсника 9 через каждую клемму 38 и 39и представляющие собой сумму сигнала, отраженного на этой клемме,и сигнала, прошедшего с другой клеммы, модулируют с помощью амплитудных модуляторов 7 и 8 по амплитудесоответствующими меандрами низких 1224745 4некратных частот й, и . При этом2уровень модулированного сигнала напервой клемме многополюсника 9 проь порционален (Я +Я, ), а уровеньмодулированного сигнала на второйклемме многополюсника 9 пропорциом м юнален (Я+Я, ), где Я; - модулированные Я-параметры многополюснимка 9. Параметры Я, связаны с Я-па 1 О раметрами многополюсника 9 соотно- шениями м4 ф соз (2 тп) й,Ям л2 тп 1 м 4 ф соя(2 тп - 1)0,С Ягг . гг Г . 2 ш4соя(2 тп 1) аСЯ=Я (1+ -4соз (2 тп) й, Ел2 тп где ш - номер гармонических составляющих частот модуляции й, и ДгМодулированные сигналы, выходящиес обеих клемм многополюсника 9, суммируют с помощью делителя 6 мощности и отделяют суммарный информационный сигнал, несущий информацию оЯ-параметрах многополюсника 9, отиспытательного сигнала, передаваемого многополюснику 9 с помощью рефлектометра 4. Уровень сигнала на инлформационном входе амплифазометра 3пропорционален сумме модулированнойГ и немодулированной Г компоненткоэффициента отражения Г, которыйимеет вид:Г =Г +Гм и фгде Г - несет информацию о Я-параметрах измеряемого мнагополюсника,40а Г - обусловлен собственными рассогласованиями в линии 5 передачи,делителе 6, модуляторах 7 и 8 и конечной развязкой второго выхода рефлектометра 4 относительно его входа. Математические выражения для коэффициентов Г и Г имеют вид:5 где Я , Я , Я", - параметры линии5 передачи;1н , Я, , Я, - параметры делителя 6 мощности;0 - развязка рефлек 55 таметра 4,Ц - коэФфициент отражения модуляторов7 и 8.Одновременно формируют из опорного сигнала два монохроматических сигнала с равными амплитудами и фазами, отличающимися на 7 /2 с помощью квадратурного делителя 16 мощности.Каждый из этих сигналов перемножа. ется с суммарным информационным сигналом, несущим информацию о Я-параметрах четырехполюсника. Для этого разделяют сигнал, поступающий на информационный вход амплифазометра 3 на два сигнала с равными амплитудами и фазами с помощью делителя 13 мощности. С помощью аналоговых перемножителей 17 и 18 перемножают эти сигналы с соответствующими моно- хроматическими сигналами с равными амплитудами и Фазами, отличающимися на г/2. При этом амплитуда сигналОВ на выходах аналоговых перемножнтелей 17 и 18 пропорциональны соответственно1 Г икеГВыделяют синусоидальные составляющие результирующих сигналов начастотах Й,р Я / Я,-Яс пОИО-щью паласовых фильтров 19-24. Уровнисигналов на выходе фильтров 19-24Пропорциональны соответственно1 Гр 1 Гй, 1 Г Д,-й ЕеГаВ Гп КегЯ,- П,где Га,=(Б,", )(Б, )(Бн +2 Я,г ) .,Г 1 а, - а,/=(Б,", ) (я)г - ",Поскольку величина развязки Вых г.дов делителя 6 Б не хуже 30 с 1",то слагаемыми, пропорциональнымиБ можно пренебречь.Преобразуют сигналы с выходовФильтров 19-24 в сигналы постоянного тока, уровни которых явпяютсяФункцией Б-параметров мнагаполюсника 9, с помощью соответствующих синхронных детекторов 25-30. Сигналы04 Пу, П 8, 14, П, П 8 на выходахсинхронных детекторов 25-30 Равны11,=1,А(Ян +2 Б 1 ),П 8 =1,А Б 4 г ф04 =КеА (Б+2 Б,г ),П 8 КеА (Бгг +2 Бп )08 КеА Бгде А - коэффициент пропорциональностти, определяемой полным коэффициентом передачи цепирефлектаметра 4 - амплифазометр 35 А К КТ 8где К, - постоянный коэффициент пе 7редачи;Кв - коэффициент затухания атте.нюатора 14;- Фазовый сдвиг, Вносимый Фазо 1 ращателем 15ПО урОБнлм сигна,но.". с Выходовсинхронных детекторов 25-30 Определяют Б-параметрь: мпогопслюсника 9., Дляэтога с помощью сумматарОВ 31 и 32Определяют Разности уровней си.палов 1. Бг : 23 саатзететвегаС памащьк сумматораз 33 и 34 Определяют разности уровней сигналов В р 14 эи 2118 соответственно. Приэтом уровни сигналов ЧЧ, Ч и Ч, на соатветс:Бую)8щих Выходах амплифазометраравнь 1(,гг12 Ч. =-1 (А Бл - гЧ т гЧ =Ве(Л)1 се (1. Б ) еКОЭ,Кициент пропорциональности Ансключа тся :а счет калибровки устройства. Калибровку осуществляют сле.дующим образом, Подключают короткозамкнутую перемычку 36 на первый 35 вход многаполюсника 9 с помощью ключа 37. При этом уровень сигналовЧ 4 и Ч 4 на первом и четвертом выходах амплифазаметрах 3 равны(А Г )4 О Ч 4 11 е (АПоскольку 1 Г=О, а КеГ =-1, топерестройкой аттенюатора 14 и Фазанращателя 15 коэффициент передачиА устанавливается таким, чтобы 45 т7,.0 Ь, Ч:=- Б, При этом значенияЧф, Ч, Ч в Вольтахчисленно равны нормирванным Б-па -раметрам многапалюсника 9.Ф О р и у л а изобретенияСпособ измерения Б-параметровмногополюсника, содержащий операции выделения суммарного ннформацисчного сигнала, образованного суперпозицией сигналов реакции с зажимов многополюсника на испытательные сиг.налы равных амплитуд и Фаз, и переЗаказ 1947/45 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 множения в квадратурных каналах суммарного информационного сигнала сопорным сигналом, синфазным с упомянутыми испытательными сигналами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью сокращения времени измерений,сигналы реакции на зажимах многополюсника модулируют по амплитуде меандрами некратных частот, выделяют вквадратурных каналах гармоническиесоставляющие с частотами модуляциии раэностными частотами, которыесинхронно детектируют в сигналы постоянного тока по уровням этих сигналов определяют действительную имнимую части Я-параметров многополюсника по математическим выражениям яея., -Ч -2 2 Ч )Вел, =Ч;у, Р, гп,число входов и выходов многополйсника 1сигналы постоянного тока, пропорциональные сигналам на частотах / й; - й 1 (д, 3 6 1 п, 3) в синфаэном канале;сигналы постоянного тока, пропорциональные гармоническим составляющим на час. татах й; (=1 п)в синфазном канале;сигналы постоянного тока, пропорциональные сигналам на частотах / Й; -Я 1/ (д, 36 1 п, 43) в квадратурном канале;сигналы постоянного тока, иропорциональные гармоническим составляющим на частотах й 1, (=1 п) в квадратурном канале.