Устройство для измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения двухполюсника

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 27/06 51) 4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 07.11.87. Бвл. У 41 (71) Севастопольский приборостроительный институт(72) И.К.Бондаренко,. С.Р.Зиборов, Ю,Б.Гимпилевич и И.Л,Афонин (53) 621.317.341(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 1191843, кл. О 01 Н 27/06, 1984,Авторское свидетельство СССР У 1185267,кл. С 01 В 27/06, 1984(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ И ФАЗЫ КОМ 11 ЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТАОТРАЖЕНИЯ ДВУХПОЛИСНИКА(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике СЬЧ и обеспечивает повьппение точности измеренийв диапазоне частот. Устр-во содержитгенератор 1 сигнала, исследуемыйдвухполйсник (ИД) 2, четырехзондовыйдатчик (ЧЗД) 3 с зондами 4-7 связи1350622 Цель изобретения - повыпепие точ- отражености измерений в диапазоне частот,На.чертеже приведена структурнаяэлектРическаЯ схема УстРойства длЯ иэ О где Гмсрения модуля и фазы комплексногокоэффициента отражения двухполюсника с +(Г( +2(С( соя(я -"- - ф, при Ос 424(52Я(Г(" Я 2 Р( сои(-о- Я - -Р), пРи ЗТ/44 с 21,ключатель 11, блок 12 памяти, ЦАП13, блок 14 умножения, полосовойФильтр 15, линейный амплитудный детектор 16, управляемый делитель 17напряжения, индикатор 18 модуля,измеритель 19 Фазы, индикатор 20 фазы, реверсивный счетчик 21, компаратор 22, элементы И 23 26, генератор24 импульсов и инвертор 25. Сигналпадающей волны от генератора 1 черезЧЗД 3 поступает на И 1 2. Сигнал отраженной от.ИД 2 волны интерферирует Изобретение относится к радиоиэмерительной технике СВЧ и может использоваться 2 а автоматических измерительных системах и приборах встроенного контроля Устройство для измерения модуляи Фазы комплексного коэд 2 д 2 ициента отражения двухполюсника. содержит генератор 1 сигнала, исследуемый двухполюсник 2, четырехзондовый датчик 3с зондами 4-7 связи, коммутатор 8,блок 9 управления, квадратичныйдетектор 10, переключатель 11, блок12 памяти, цифроаналоговый преобразователь 13, блок 14 умножения, полосовой фильтр 15 линейный амплитудный детектор 16 о управляемый делитель 17 напряжения, индикатор 18 модуля, измеритель 19 Фазо., индикатор20 фазы, реверсивный счетчик 21, компаратор 22, первый элемент И 23, генератор 24 импульсов, инвертор 25 ивторои элемент И 26,Устройство для измерения модуляи фазы комплексного коэффициента отс сигналом падающей волны, Анализраспределения поля осуществляется ЗС4-7, размещенными в различных сечениях ЧЗД 3. Коммутатор 8 коммутируетсигналы ЗС 4-7 в общий канал. В умножителе 14 сигналы умножаются назначения, которые корректируют погрешности измерения, обусловленныенеидентичностью характеристик ЗС иканалов коммутатора 8. Корректирующие значения заносятся в блок 12 памяти в режиме калибровки. 1 ил,2ражения двухполюсника работает следующим образом.Сигнал падающей волны 1 от генератора 1 через четырехзондовый датчик 3 поступает на исследуемый двухполюсник 2 с комплексным коэффициентомнияГ:1 Ге- модуль комплексного коэффициента отражения;- Фаза комплексного коэффициента отражения,Сигнал волны, отраженной от входа исследуемого двухполюсника 2, интерферирует с сигналом падающей волныАнализ распределения поля осуществляется с помощью четырех зондов 4-7, размещенных в различных сечениях четырехзондового датчика 3 таким образом, чтобы фазовые набеги между ними были равны /4 на средней длине волны рабочего диапазона.Коммутатор 8 по командам блока 9 периодически коммутирует с частотой я каждый из выходных сигналов с зондов 4-7 в общий канал. Квадратичный детектор 10 детектирует выходной сигнал коммутатора 8. Выходной сигнал квадратичного детектора 10 является периодической функцией, которая на интервале, равном периоду коммутации Т=2 Т/д, имеет вид=122 р 3 п -д113,У 1+1 Г 1 +21 Г С+21 Г соз( + "- -арф, при ОЬ Т/4;1/ 11 1(Г 21 Г)+2 Гсои(- - Бр р/, при Т/44 СиТ/2;11,Ц 11+1 Г 1 с 21 Г 1+21 Г сон/-Ри- - Н- +Ц, пРи Т/24 С ЗТ/4111 11 1+1 Г 1+21 Г/с 21 Г сои + -Б +/, при 3 Т/4 СсТ,коэффициенть полосового А на частоте Я передачиильтра 15и линейгде коэФФициент.я погрешность измереексного коэффициента ветствии сформулой 5азонечастот равна Относительна ния модулякомпл отражения в соот при работе в диап ного де- ответстго амплитктора 16нно; д 1 г 11 г 1 р 4 3 з 5.п -2ении ри де У4 ср пря аксимальночисленнои полосе мостир ва краяхавляет а выходе линейного амго детектора 16 на срине волны диапазона иудноей дл диапазона р 8-167 ри 3 =1,=2) коэффициенты передачи четырехзондового датчика 3,коммутатора 8 иквадратичного детектора 1 О для каждогоиз зондов 4-7 соответственно, на х-йчастоте;частотные коэффициенты;номер частоты, гдеи - число частот диапазона генератора 1,Коэффициент 8 зависит от разноса зондов 4-7 вдоль тракта и определя,ется Формулойо =я/а (2) 20 гДе /сср - сРеДнЯЯ Длина волны Диапаэона;Ъ; - дискретное значение текущейдлины вол ны, 25Коэффициент у зависит от разворота зондов 4-7. Полосовой Фильтр 15 выделяет первую гармонику из выходного сигнала :11 блока 14. Напряжение У с выхода8 К К,1313, 113 11 1 6 о 14 г 4г 2 Для коаксиального канала в 50 Е-ной полосе частот коэффициент о изменяется в пределах 1,33 -0,8,а коэффициент- в пределах 0,75-1,25, т,е, эти коэффициенты имеют значительную частотную зависимость.В режиме измерения переключатель 11 включает блок 12 в режим считывания. При этом сигнал с первого вы-ода блока 9 и сигнал с выхода синхронизации генератора 1 считывают на выход блока 12 коды. Цифроаналоговый преобразователь 13 преобразует эти коды в сигнал У который на интервале, равном периоду коммутации Т, имеет вид Ур/К, при 01 Т/4,У,/К 2 при Т/4 с 1(Т/22 Цо/К,;, при Т/2 с 1 ЗТ/4, 1 /К;, при ЗТ/4 1 т, где У, - постоянная величина.Блок 14 перемножает сигнал Ц с сигналом 1/ . В результате выходной сигнал 11 блока 14 на интервале, равном периоду коммутации Т, имеет ви полосового Фильтра 15 детектируетсялинейным амплитудным детектором 16,выходное напряжениекоторого меетвид=8+ - - суммарный частотный,с.сит член яхп 8 огрешность вн ак как коэффи зменяется при Вклад второго он определяет нтом , котор и (3) в 507-н и 7) нт значительно йке частоты. ьше, так как ным коэффици тствии с (2) ерестр на ме ч ся 1 й ой часто соотв 8 К К,1.1,115и(приЧп =7/раях диап 5 ОХ-ной поло азона та погрешность оставляет 2,0- .Одновременно олосового филь З,ЗЕ наптра 19,ряжение с 15 поступ на выход ет вид выходает накотовход измерител рого напряжени м 1 О)=К ОССИ Т/4;Т/41 Т/2;Т/21 ЗТ/4ЗТ/4 1 Т. 2КЛи эК 3, пКЛиуказанны исходят до плении п 1-г изменени сигналов тЕх пОРю О импуль сапри постуход вычитаИз выражения (6) следует, что погрешность измерения модуля комплексного коэффициента отражения определяется произведением двух членов Это напряжение подается на и катор 18, шкала которого калиб ся в значениях 1 Г 1 . Погрешность где К - коэффициент передачи измерителя 19.Это напряжение подается на индикатор 20, шкала которого калибруется в значениях у .Режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором исследуемым двухполюсником 2 служит согласованная нагрузка, с модулем коэффициента отражения 1 Г =О. При этом в четырехзондовом датчике 3 устайавливается режим бегущей волны и сигнал У, воспроизводит собственную амплитудно-частотную характеристику четырехзондового датчика 3, коммутатора 8 и квадратичного детектора 10 для каждого из зондов 4-7 полосе изменяется в пределах 2,05- 2,08, т.е, мало зависит от частоты.Для исключения составляющей погреш" ности, связанной с коэффициентом, сигнал У подается на управляемый делитель 17 напряжения, коэффициент передачи которого рассчитывается по формуле При этом напряжение на выходе управляемого .делителя 17 напряжения имеет вид мерения зависит только от частотного коэффициента и определяется форму- лой В режиме калибровки переключатель11 переключает блок 12 в режим "ЗаЗр лись", в котором блок 12 записываетвыходной код реверсивного счетчика 21 в массив памяти, соответствующий включенному в данный момент времени одному из зондов 4-7. Цифроаналоговый 35преобразователь 13 преобразует выходной код блока 12 в сигнал 11,.Дальнейшую работу в режиме калибровки рассмотрим на примере формирования сигнала Б на интервале време ни ОС 1 СТ/4 соответствующем Включению зонда 4 на и-й частоте генератора 1,Компаратор 22 сравнивает сигналУ с опорным сигналом Б , При выполв 45нении условия У У компаратор 22переключается в состояние единицы иоткрывает первый элемент И 23 кото рый пропускает импульсы с выходагенератора 24 на вход вычитания реверсивного счетчика 21. С приходомкаждого импульса на вход вычитанияреверсивного счетчика 21 его выходнойкод уменьшается на единицу. При этомсигнал 11 уменьшается на величинудо . В результате сигнал У уменьшается на величину д 11 К, Цгния реверсивного счетчика 1 не окажется выполненным условие Б сБПри выполнении условия 11,с 11 компаратор 22.переключается в состояние5 логического нуля, Инвертор 25 инвертирует выходной сигнал компаратора 22 и открывает второй элемент И 26, который пропускает импульсы с выхода генератора 24 на вход сложения ре версивного счетчика 21. С приходом, (ш+1)-го импульса на вход сложения реверсивного счетчика 21 его выходной код увеличивается на единицу, В результате сигнал Б увеличивается на величину ЬБ , а сигнал Ц - на величину ьБ К Б, что приводит кгвыполнению условия 11 БВ дальнейшем устройство для измерения модуля и.Аазы комплексного коэффициента отражения двухполюсника на интервале 0(1 сТ/4; работает аналогично. В установ,вшемся режиме калибровки сигнал 11 колеблется относительно опорного сигнала О с ампли 2тудой Ь 3 К, П.Аналогично происходит работа на других интервалах времени, соответветсГвующих включению зондов 5-7, и на других рабочих частотах генератора 1.30 В режиме калибровки индикатор18 индицирует значение, близкое к нулевому, соответствующее модулю коэААициента отражения согласованной З 5 нагрузки.Период повторения импульсов, вырабатываемых генератором 24, выбирается большим времени, необходимого для однократного срабатывания компа ратора 22, инвертора 25, элементов И 23 и 26, реверсивного счетчика 21, блока 12 и циАроаналогового преобразователя 13.Выражение (4) показывает, что в 45 режиме измерения сигнал обеспечивает коррекцию погрешности измерения модуля и Аазы коэффициента отражения, обусловленную неидентичностью характеристик зондов 4-7 четырехзондового 50 датчика 3 и каналов коммутатора 8, а также неравномерностью частотных характеристик зондов 4-7, коммутатора 8 и квадратичного детектора 10.Такое выполнение устройства для 55 измерения модуля и фазы комплексного коэфАициента отражения двухполюсника обеспечиваег автоматическую коррек- и цию погрешности измерения, обусловленную неидентичностью и неправомерностью частотных характеристик зондов связи, коммутатора и квадратичного детектора, в результате чего повышается точность измерения в диапазоне частот.Формула изобретенияУстройство для измерения модуляи Аазы комплексного коэАфициента отражения двухполюсника, содержащеепоследовательно соединенные генератор сигнала и четырехзондовый датчик с зондами связи, выход которогоявляется входом для подсоединения исследуемого двухполюсника, коммутатор,сигнальные входы которого соединеныс зондами связи четырехзондовогодатчика, управляющий вход - с первымвыходом блока управления, а выход -с входом квадратичного детектора, последовательно соединенные полосовойАильтр, линейный амплитудный детектор, управляемый делитель напряжения, управляющий вход которого подсоединен к выходу синхронизации генератора сигнала, и индикатор модуля, последовательно соединенные фазометр, измерительный вход которогоподключен к выходу полосового фильтра, а управляющий вход - к второмувыходу блока управления, и индикаторфазы, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности из-.мерений в диапазоне частот, введеныпоследовательно соединенные блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратичного детектора, компаратор, первый элементИ, реверсивный счетчик, блок памятии аналого-циАровой преобразователь,подсоединенный к второму входу блока умножения, а также последовательно соединенные инвертор и второй эле"рент И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходувведенного генератора импульсов,выходы первого и второго элементов Иподсоединены соответственно к входамвычитания и сложения реверсивногосчетчика, второй вход блока памятиподключен к введенному переключателю, третий вход - к первому выходублока управленпя, а четвертый вход -к выходу синхронизации генераторасигнала,