Измеритель модуля коэффициента отражения

(72) юл детел 0012 МОДУЛЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБР 4029056/24-0926.02.8607,11,87. Б . Р 41Г.В.Гареколь, К,С.Кривенкои С.А.Кривенко(56) Винокуров В,И., Каплин С,И.,Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения,М,: Высшая школа, 1986, с. 317,рис, 15,21,Авторское сви ьство СССРУ 1160331, кл. 27/06," 1983.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТАО ТРАЖЕНИЯ(ЦФ) 18, преобразователь 19 кодов,цифровой индикатор 20, Фазовый дискриминатор 21, интегратор 22 и регулируемый фазовращатель (РФВ) 23.Часть энергии СВЧ-генератора 1 ответвляется НО 2-4 к гетеродинным входамсоотв. демодуляторов 13-15, Другая часть энергии проходит через НО 2-4модулируется в модуляторе 9 сигналом генератора 10, проходит черезНО 5, вентиль 8, НО 7 и РФВ 23 наисследуемую нагрузку 24, частичноотражается от нее и далее проходитчерез РФВ 23, НО 7, 6 и 11, демодулятор 14 и поступает на ЦФ 18. Поступающий на ЦФ 18 сигнал являетсячастью суммы опорного модулированного сигнала и модулированного СВЧсигнала, представляющего собой частично отраженные от нагрузки 24 иот вентиля 8 сигналы. Цф 18 измеряют фазу суммарного сигнала, несущую1350623 о вается постоянным фазовый сдвиг 90 между опорным сигналом на входе вентиля 8 и отраженным к вентилю от нагрузки 24, Фазовый сдвиг 90 соответствует макс. точности измерения, НО 1 и фаэовращатель 16 устраняют погрешность измерения, обусловленную конечной направленностью НО 7, 1 ил,информацию о модуле комплексногокоэф, отражения нагрузки,относительно фазы сигнала, поступающего с демодулятора 15. С помощью РФВ 23 ицепочки из НО 7, аттенюатора 17, НО12, демодулятора 13 и фазового дискриминатора 21, формирующей управляющее напряжение для него, поддержи 1 2Изобретение относится к радио- через вторичный канал каждого из перизмерительной технике и может быть . вых трех направленных ответвителейиспользовано для измерения модуля 2-4 к гетеродинному входу соответсткомплексного коэффициента отражения вующих демодулятбров 13-15. Другаяна сверхвысокихчастотах. 5 часть энергии СВЧ-сигнала попадаетЦель изобретения - повышение точ- на модулятор 9, который модулируетности измеренийфазу СВЧ-сигнала сигналом, поступаюНа. чертеже представлена структур- щим на управляющий вход модулятораная электрическая схема измерителя 9 с генератора 10, Часть энергии момодуля коэффициента отражения. 10 дулированного СВЧ-сигнала е(ь) сИзмеритель модуля коэффициента выхода модулятора 9 распространяетсяотражения содержит СВЧ-генератор 1, через первичный канал четвертого напервый 2, второй 3, третий 4, чет- правленного ответвителя 5, вентильвертый 5, пятый 6 и шестой 7 направ, первичные каналы пятого 6 и шестоленные ответвители, вентиль 8, моду го 7 направленных ответвителей, релятор 9, генератор 10 модулирующего гулируемый фаэовращатель 23 до иснапряжения, седьмой 11 и восьмой 12 следуемой нагрузки 24 и, частичнонаправленные ответвители, первый отразившись от нее, через регулируе 13, второй 14 и третий 15 демодуля- мый фазовращатель 23, первичные каторы, фазовращатель 16, аттенюатор 20 налы шестого 7 и пятого 6 направлен 17, цифровой фазометр 18, преобразо- ных ответвителей попадает снова наватель 19 кодов, цифровой индикатор вентиль 8.20, фазовый дискриминатор 21, интег- Модулированный СВЧ-сигнал е(1),ратор 22, регулируемый фазовращатель ответвляемый в канал падающей волны23, выход которого является входом 2 через пятый направленный ответвительдля подсоединения исследуемой на является частью суммы опорного могрузки 24, дулированного СВЧ-сигнала е (т,) имодулированного СВЧ-сигнала е,Измеритель модуля коэффициента от- представляющего собой частично отраражения работает следующим образом. 30 женный от вентиля 8 и от исследуемойСВЧ-генератор 1 генерирует СВЧ- нагрузки 24 опорный модулированныйсигнал. Часть энергии ответвляется СВЧ-сигнал ее (1)=С(е( )+е,(1) )=СЕ(соя(я 1+ш яп(йС+с 1,) )+ГГ К соя(с)1+=СЕ соя(ы+ш Б 3.п2 с+Ч(Гн ) ) )с) ( Г) =агс 1 д( Бэпп;+ Г, Г, К" язпс),) / соя ср,+ ГГК соя ср,)1-, =0, с), =90- .=агс Гг, К,е:(д.(", гг, к) 2 егг, ксоя(с), -ц,) )),:0, р, =901) 2+(Е Г 1, Кт) )о 1350623где С - переходное ослабление пятогонаправленного ответвителя 6;Е - амплитуда сигнала е(С);сд - значение частоты несущего5СБЧ-сигнала, при которомизмеряется модуль комплексного коэААициента Г отражения исследуемой нагрузки 24;ш - индекс угловой модуляции; 10Й - значение модулирующей частотывыходного сигнала генератора 10;текущее время;ф, - начальная Ааза сигнала, модупирующего СБЧ-сигнал е(1);ц - начальная Ааза сигнала высокой частоты, модулирующегоСВЧ-сигнал е.(1);Г - модуль комплексного коэААицивента отражения вентиля 8;К - коэФАициент затухания регулируемого Ааэовращателя 23;Ч"(Г )- начальная Ааза сигнала высоЕкой частоты модулирующегоСВЧ-сигнал е И)Следовательно, модуль комплексного коэффициента Г отражения исследуемой нагрузки 24 можно представитькак Аункцию Аазы Ч , измеряемой циА 30ровым Аазометром 18,Г=я(,/Г, К. (1)ЦиАровой Ааэометр 18 измеряетфазу я (Г) поступающего на первыйвход циАрового Аазометра 18 с выхода 35второго демодулятора 14 модулирующего сигнала, выделяемого вторым демодулятором 14 падающей волны из части модулированного СВЧ-сигнала е (1),ответвляемой в канал падающей волны 40через пятый направленный ответвительб, первичные каналы седьмого направленного ответвителя 11 на вход второго демодулятора 14. Фаза с (Гв )измеряется по отношению к Аазе с, 45поступающего на второй вход циАрового Фазометра 18 с выхода третьегодемодулятора 15 опорного модулирующего сигнала, выделяемого третьимдемодулятором 15 из части модулированного СВЧ-сигнала е(1),.ответвляемой в канал опорной волны черезчетвертый направленный ответвитель5 на вход третьего демодулятора 15.Таким образом, циАровой Аазометр18 формирует на выходе напряжение,являющееся Функцией модуля комплексного коэААициента Г отражения исследуемой нагрузки 24. Разность Ааз( в ( ) между опорным сигналом, модулирующим СБЧ-сигнал е, действующий на входе вентиля 8, и сигналом, модулирующим СВЧ-сигнал е(1), распространяющийся от входа регулируемого Аазоврацателя 23 к выходу вентиля 8, поддерживается постоянной и равной 90 с помощью регулируемого фазовращателя 23, фазовыйосдвиг 90 соответствует максимальной точности измерения модуля комплексного коэААициента Г отражения иссле дуемой нагрузки 24.Управление регулируемым фазовращателем 23 осуществляется следующим образом.Часть энергии отраженного от исследуемой нагрузки 24 модулированного СВЧ-сигнала, пройдя через регулируемый Аазовращатель 23, ответвляется в канал отраженной волны через шестой направленный ответвитель 7. Далее этот сигнал через аттенюатор 17, вносящий ослабление, равное ослаблению СВЧ-сигнала в Аазовращателе 16 и восьмой направленный ответвитель 12 поступает на вход первого демодулятора 13. Выделенный сигнал с выхода первого демодулятора 13 поступает на первый вход Аазового дискриминатора 21, на второй вход которого поступает опорный модулирующий сигнал.При отклонении разности Ааз от 90 на выходе Аазового дискриминатора 21 Аормируется сигнал ошибки, который через интегратор 22 изменяет фазу, вносимую регулируемым Фазовращателем 23, до тех пор, пока на выходе фазового дискриминатора 21 не установится нулевое напряжение, что соответствует Аазовому сдвигу 90 входных модулирующих си 1 налов. Для устранения погрешности измерения Аазового сдвига из-за конечной направленности шестого направленного ответвителя 7 введены седьмой направленный ответвитель 11 и Аазовращатель 16, сдвигающий на 180 Аазу сигнала, модулирующего СВЧ-сигнал, просачивающийся из-за конечной направленности седьмого направленного ответвителя 11.Модулированные СБЧ-сигналы падающей волны, поступающие на вход первого демодулятора 13 через соответствующие тракты с выходов вторич.ных каналов пятого 6 и шестого 7 на.правленных ответвителей, в трактахимеют равные амплитуды, но модулирующие их сигналы находятся в проти.войазе, что приводит к их взаимнойкомпенсации.Относительная погрешность измерения коэййициента Г отражения в соответствии с выражением (1)определяется относительной погрешностью измерения Гь отражения вентиля 8 и нестабильностью коэфйициента К ослабления регулируемого Йазовращателя23. При этом две последние составляющие практически могут быть сведены к относительной температурнойнестабильности характеристик материалов, из которых изготовлены вентиль8 и регулируемый Йазовращатель 23,Относительная температурная нестабильность соответствующих коэффициентов Г и К характеризуется величиной, значительно меньшей относительной погрешности измерения фазовогосдвига. Таким образом, относительную погрешность измерения модуля комплексного коэйфициента Г отраженияисследуемой нагрузки 24 можно считать равной погрешности измерения Йазы ццифровым Йазометром 18,30Преобразователь 19 кодов представляет собой постоянное запоминающееустройство, в котором записаны табличные значения модуля комплексногокоэффициента Г отражения, соответствующие различным значениям разнос- Э 5тей Йаз, измеряемых цифровым Йазо-метром 18. С выхода преобразователя19 кодов информация в двоично-десятичном кбде подается на цийровой индикатор 20, результат измерения модуля коэфйициента Г отражения исследуемой нагрузки 2 ц отсчитывается наего цийровом табло.Таким образом, измеритель модуля 4 Б коэфйициента отражения определяет модуль комплексного коэфйициента Г отражения как Йункцию измеренной цийровым Йазометром 18 разности фаз, которая может быть измерена с относи тельной погрешностью 1 10 , например, с помощью стандартного цийрового измерителя разности фаз.Формула изобретенияИзмеритель модуля коэффициентаотражения, содержащий СВЧ-генератор,к выходу которого подсоединен вход первичного канала первого направленного ответвителя, второй, третий, четвертый, пятый и шестой направленные ответвители, генератор модулирующего напряжения, соединенный с управляющим входом модулятор, выход которого подключен к входу первичного канала четвертого направленного ответвителя, и вентиль, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены первый, второй и третий демодуляторы, гетеродинные входы которых подключены соответственно к выходу кача" ющей волны вторичных каналов первого, второго и третьего направленных ответвителей, сигнальный вход третьего демодулятора соединен с выходом падающей волны встречного канала четвертого направленного ответвите-, ля, последовательно соединенные цийровой Йазометр, преобразователь кодов и цийровой индикатор, последовательно соединенные Йазовый дискриминатор и интегратор, выход первого демодулятора подключен к первому входу фазового дискриминатора, выход второго демодулятора - к первому входу цифрового Йазометра, а выход третьего демодулятора - к вторым входам цийрового Йазометра и Йазового дискриминатора, седьмой направленный ответвитель, выходы первичного канала которого подсоединены к сигнальному входу демодулятора, вход первичного канала подключен к выходу падающей волны вторичного канала линейно направленного ответвителя, восьмой направленный ответвитель, выход падающей волны вторичного канала которого соединен со спиральным входом первого демодулятора, а выход первичного канала через введенный аттенюатор соединен с выходом отраженной волны встречного канала шестого направленного ответвителя, другой выход вторичного канала восьмого направленного ответвителя через введенный фазовращатель соединен с выходом падающей волны вторичного какала седьмого направленного ответвителя, выход первичного канала пятого направленного ответвителя соединен с выходом первичного канала шестого направленного ответвителя, вентиль включен между выходом первичного канала четвертого направленного ответвителя и входом первичного канала пятого направленного ответвителя, первичные135062 Составитель М. КронинРедактор П.Гереши Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 5282/46 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каналы первого, второго и третьегонаправленных ответвителей соединеныпоследовательно, выход первичного канала третьего направленного ответвителя подключен к сигнальному входумодулятора, выход первичного канала 3 8шестого направленного ответвителя под-,соединен к входу введенного управляемого фазовращателя, выход которогоявляется выходом для подключения исследуемогодвухполюсника, ауправляющийвход подключен к выходу интегратора.