Способ определения комплексного коэффициента отражения свч элементов (его варианты)

(50 4 С 01 К 27/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ СВЧ-ЭЛЕМЕНТОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ, Расширяются Функциональные возможности путем обеспечения измерения комплексного коэФФициента отражения (ККО) нелинейных эле ментов в режиме большого сигнала. Данный способ по 1-му и 2-му вариантам основан на измерении мощностей линейных комбинаций (ЛК) падающей иотраженной волн, по которым рассчитывают ККО исследуемого СВЧ-элемента.Способ по 1-му варианту отличаетсятем,что длякаждой ЛКполигармоническихпадающей и отраженной волн измеряютмощность суммы ЛК и гармоническогоопорного колебания (ОК) основной частоты, измеряют мощность суммы ЛК иОК, измененного по амплитуде сигналав Ч раз, а затем в : раз измеряют1мощность суммы ЛК и 03, сдвинутогопо Фазе на угол М , причем 1 Ф ЧФФ 1, У Ф 1 сГ, 1 с = О, + 1,2 Способ по 2-му варианту отличается тем,что для каждой ЛК пад-ющей и отражен-ной волн измеряют мощность суммы ЛКи гармонического ОК основной частоты,измеряют мощность суммы ЛК и ОК,сдвинутого по Фазе на угол , измеряют мощность ОК, причем М Ф И,= О, + 1, + 2, Даны примеры устЕройств, реализующих данный способ по1-му и 2-му вариантам. 2 с.п, Ф-лы,2 ил.ЮГ - СК 2 К1 - ,С,т,Кгде Г = 1 /а , а Ь, комплексныеамплитуды первых гармоник падающейи отражанной волн; 4 О С, = С /С,К , К , К - нормированные константыкалибровки, определяемые из калибровочных измерений .по трем образцовыммерам. 50Сущность способа заключается вследующем.Находят величины С при наличииОТ 4в спектре падающих и отраженных волнполигармонических составляющих и некогерентных помех. Согласно способу,рассматривается некоторая референснаяплоскость, в которой имеется перваялинейная комбинация.полигармонических 1 128201Изобретение относится к радиотехническим измерениям на СВЧ и можетиспользоваться для измерения комплексного коэффициента отражения нелинейных СВЧ-элементов и устройства, в зависимости от частоты и мощности падающей волны.,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения комплексного коэф: фициента отражения нелинейных элементов в режиме большого сигнала.На фиг.1 и 2 приведены структурные электрические схемы устройств,реализующих спосбб определения комплексного коэффициента отраженияСВЧ-элементов по первому и второмувариантам,Устройства содержат генератор 1,первый и второй направленные ответвители 2 и 3 (по второму варианту),восьмиполюсник 4 (по первому варианту), первый 5, второй б и третий 7аттенюаторы фазовращатель 8, первыйи второй "сумматоры 9 и 10, делитель11 мощности, четвертый аттенюатор 12,первый 13 и второй 14 и третий 15 измерители мощности, исследуемый СВЧэлемент 16.Способ определения комплексногокоэффициента отражения СВЧ элементовреализуется следующим образом.Известна связь комплексного коэффициента отражения Г измеряемой СВЧнагрузки с отношением комплексных амплитуд С, и С первых гармоник двухлинейных комбйнаций падающей и отраженной волн". о 2составляющих падающей и отраженной волн 13, возможно содержащая некогерентную помеху Б(Т) со сплошным или дискретным спектромМ1) = У - С (К Р + Ч,) + 8,к:1 "(2)где С и М - неизвестные амплитудыи фазы гармоник, причем спектр ЯИ)не содержит составляющих с частотамиКдц, К = 1 ф 2,, 11 фВводится когерентное гармоническоеопорное колебание 11 аф= Аосоз (ц 1 о + 1 о ) (3) с неизвестной амплитудой А и фаоп зой. Ч р аЗадача определения С, и М, решается на основе измерения ваттметром мощности этих колебаний, а также мощностей их суперпозиций,Мощности колебаний (2) и (3) соответственно равныЯ гЯ С +К=1 (4)У = В,АВ = 0,Ы"(КЫ,)1 -) Г, (К ),)4(5)где о(Ксд ), Г, (Ко),1 - коэффициентыпреобразования и отраженияваттметра;Р -мощность некогерентной по 5мехи Я .Мощность первой суперпоэиции указанных колебанийНль/11 = Е. В С + В А +2 В С А хх соз(М)+ Р (б)где ьМ = Ч, - М, - сдвиг фаз первойгармоники колебания (2) иопорного колебания,Сдвиг фазы опорного колебания на угол М, дает вторую суперпозицию, с мощностьюйъ ю114 =ЯС + В А + 2 В С, А соя(а% -к=-Ч)+Р (7)при условии, что К Ф КЯ, К = О, 1,2,Выражения (4)-(7) образуют системулинейных алгебраических уравнений,решение которой дает величину С,;1 о чС - р,се - к+301282019 монического колебания (2) и опорного колебания (3) с двумя различными амплитудами, равными Ч А, и П. А, (11 Ф Ч Ф 1) В этом случае2М лП,У:Яу С 2 +( А+ 2 , С, Ч, АохКх сов(ье) + Р (8) С =(И - (И +И )(1 - сове) -2 о- И. сов 1 Е,/2 Ф в 1.п УАналогичные измерения и вычисленияпроводятся для опорного колебания ивторой линейной комбинации полигармонических падающей и отраженной волн.В результате получают комплекснуювеличину С, и отношение С /С, = С, , ирешая, таким образом, задачу опреде 1 = С +Р 1 Ч А + 21 С, 1 хления комплексного коэффициента отражения нелинейного СВЧ-элемента или х Асов(ь 1 Е) + Р,устройства в режиме большого сигнала. Величина С определяется выражениямиПо варианту способа конечный результат достигается также добавлением 15 С. = 11 С 1 е = Й + ЗЯ;(6) и (7) двух отсчетов мощностиЭЯ и Й новых суперпозиций: полигар-2(1 - Ч) ГР1М(1 -1)+Щс -сов 1 Ео) + (сов 1 Е, - 1)Я+ (1 - )Р 3,2(1 - с 1, ) И впУ, Коэффициент отражения нелинейного элемента зависит от мощности падающей волны, Для ее определения вместо исследуемого СВЧ элемента включают калибровочный измеритель мощности и проводят измерения согласно .способам. Коэффициент отражения Г, от входа этого ваттметра и амплитуда (а.) падающей на него волны позволяют рассчитать уровень мощности падающей 35 волны 1 а в процессе измерения Г не 1линейного элемента1 а о 1 К + Го1 К + Г40Устройство, реализующее способ определения комплексного коэффициента отражения СВЧ-элементов, работает следующим образом.СВЧ-генератора 1 генерирует двакогерентных гармонических колебания частоты 1 А- зондирующее и опорное. В режиме измерения коэффициента отражения первое колебание зондирует исследуемый СВЧ элемент 16. В результате в отсчетной плоскости 1-1 элемента возникают две полигармонических волны " падающая а и отраженная Ь.Через ответвляющие плечи направленных ответвителей 2 и 3 электрически перестраиваемые аттенюаторы 6 и 7 соответственно ответвленные части волни Ъ поступают на сумматор 9, формирующий первую линейную комбинацию полигармонических волн, Это колебание подается на первый вход сумматора 10, на второй вход которого подается гармоническое опорное колебание. Причем в качестве развязываю- щего сумматора 10 используют направленный ответвитель, вход основного плеча которого является первым, а вход вспомогательного плеча - вторым входом сумматора 10.В результате измеритель 14 мощнос" ти показывает мощность И первой.ли 3нейной комбинации полигармонических волн, просуммированной с опорным колебанием, имеющим амплитуду Аи начальную фазу е, . При этом аттенюатор 12 применяют для ослабления отраженной мощности, распространяющейся от измерителя 14 мощности при рассогласовании его с измерительным трактом, Далее фазовращателем 8 сдвигают фазу опорного колебания на угол Е, и проводят второе измерение мощности суммЬ первой линейной комбинации волн со сдвинутым на е, опорным колебанием (отсчет мощности И ).При осуществлении способа по второму варианту мощность Ы., первой линейной комбинации полигармонических волн измеряют при максимальном ослаблении аттенюатора 5, мощность И гармонического опорного колебания при максимальном ослаблении аттенюаторов 6 и 7.При осуществлении способа по пер" вому варианту аттенюатором 5 умень- шают амплитуду А, опорного колеба 5 12820 ния в с 1 раз (с 1 Ф 1) и измеряют мощность первой линейной комбинации волн, просуммированной с опорным колебанием. амплитуды с 1 А с фазой пд 0Далее аттенюатором 5 уменьшают ампли туду А, в с 1 раз (с 1 Ф с 1. ), измеряют мощность Й. первой лйнейной комбинации волн, просуммированной с опорным колебанием амплитуды с 1. А,ф о с фазой М,. 10Затем согласно каждого способа выФчисляют величину Г,.Для формирования второй линейной комбинации волн измеряют уровень . Ослабления аттенюаторов 6 и 7. 11 овторяя для каждого способа приведенные алгоритмы измерений, получают другие соответствующие отсчеты мощности, Вычисляют С, при этом число требуемых измерителей мощности сокращается в 20 два (фиг.1) или четыре (фиг,2) раза, и алгоритм обработки результатов измерений, имеющий линейный характер, существенно проще нелинейного алгоритма обработки, присущего известному 25 способу. При работе в условиях помех предлагаемые устройства в отличие от известных не требуют использования перестраиваемых полосовых фильтров.30Формула изобретения 1. Способ определения комплексного коэффициента отражения СВЧ-элементов, основанный на измерении мощностей линейных комбинаций падающей и отраженной волн,. по которым рассчитывают комплексный коэффициент отражения СВЧ-элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функ циональных возможностейпутем обеспечения измерения комплекс:нгс кэффициента отражения нелинейныхэлементов в режиме большого сигнала,для каждой линейной комбинации полигармонических падающей и отраженнойволн измеряют мощность суммы линейной комбинации и гармонического опорного колебания основной частоты, измеряют мощность суммы линейной комбинации и опорного колебания, измененного по амплитуде в с 1 раз, измеряют мощность суммы линейной комбинации и опорного колебания, измененного по .амплитуде в с 1 раз, измеряют мощность суммы линейной комбинациии опорного колебания, сдвинутого пофазе на угол 9, причем с 1 Ф с 1 Ф 1, У Ф Ю; К = О, + 1, + 22. Способ определения комплексного коэффициента отражения СВЧ-элементов, основанный на измерении мощностей линейных .комбинаций падающей и отраженной волн, по которым рассчитывают комплексный коэффициент отражения СВЧ-элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерения комплексного коэффициента отражения нелинейных элементов в режиме большого сигнала, для каждой линейной комбинации падающей и отраженной волн измеряют мощность суммы линейной комбинации и гармонического опорного колебания основной частоты, измеряют мощность суммы линейнойкомбинации и опорного колебания, сдвинутого по фазе на угол , измеряют мощность опорного колебания, причем М Ф ай, 1 с = О, + 1, +21282019 Составитель Р.КузнецоваТехред Л.Сердюкова Коррект ерни актор Н.Марголина Заказ 7260/4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул ектная 2 Тираж 730 ВНИИПИ Государственного компо.делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушска Подписноетета СССРкрытийнаб., д,.4/5