Устройство для измерения комплексных коэффициентов отражения свч-двухполюсников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 119)111) 4 СОК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ьюай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 НРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова(56) Абубакиров Б. А., Гудков К. Г., Нечаев Э. В, Измерение параметров радиотехнических цепей. - М,: Радио и связь, 1984, с. 248.Епяпг С,Р., 1 ЕЕЕ Трапа оп МТТ.1977, тт. МТТ, Р 12, р. 1080 - 1083.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ СВЧДВУХПОЛЮСНИКОВ(57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ, Цель иэобретения - обеспечение измерений комплексных коэф. отражения и определения частоты и амплитуды побочных колебаний.В устр-во введены направленный ответвитель 2, вентиль 3, два управляемыхаттенюатора 4 и 7, линейный пассивный четырехполюсник 15. Введенные вустр-во новые элементы и связи являются существенными, поскольку онименяют алгоритм измерений, образуютотсутствующий в прототипе опорный канал, расширяют функциональные возможности. Взаимное влияние опорного иизмерительного каналов исключается;за счет вентиля 3. Измерениям предшествует калибровка, Калибровка проводится в каждой частотной точке заданного частотного диапазона с цельюопределения значений констант, входящих в соотношения для расчета коэф.отражения Г, уровня падающей волны А,уровня побочного колебания В и частоты побочного колебания И, 1 ил.Изобретение относится к технике измерений на СВЧ.Цель изобретения - обеспечение измерений комплексных коэффициентов отражения неустойчивых активных и нелинейных СВЧ-двухполюсников и определения частоты и амплитуды побочных колебаний,На чертеже приведена электрическая функциональная схема устройства для измерения комплексных коэффициентов отражения СВЧ-двухполюсников.Устройство содержит СВЧ-генератор 1, второй направленный ответвитель 15 2, вентиль 3, первый управляемый аттенюатор 4, первый направленный ответвитель 5, и исследуемый СВЧ-двухполюсник 6, второй управляемый аттенюатор 7, делитель мощности 8, первый 20 и второй двойные мосты 9 и 10, первый - четвертый измерители мощности 11-14 и линейный пассивный четырехполюсник 15.Устройство работает следующим образом.Сигнал СВЧ"генератора 1, проходя через каскадное соединение направленного ответвителя 2, вентиля 3, управляемого аттенюатора 4 и направленно-,30 го ответвителя 5, поступает на вход исследуемого СВЧ-двухполюсника б, где устанавливается стационарный режим падающей а(й) и отраженной Ь(й) волнф 35Яа(с) = Ке(А е ) + а,(й) 1сФЬ(й) = Ке(В е ) + ЬИ)где А и В - комплексные амплитуды падающей и отраженной волн,отношение которых является исходным комплекснымкоэффициентом отраженияГ = В/А (2)О в .частота СВЧ-генератора 1(частота измерений а(С)50Ь(С) - побочные составляющиепадающей и отраженнойволн, причем для линейных пассивных и устойчивых активных исследуемыхобъектов Ь(й)а(С)= О для неустойчивыхлинейных активных исследуемых объектов: а(С) Асов и;(3)где и - частота генерации (частотасамовозбуждения или параметрического возбуждения автоколебаний) для нелинейныхисследуемых СВЧ-двухполюсников.После ответвления направленным ответвителем 5 падающей и отраженной волн на входы измерителей.мощности 11 и 14 поступают сигналы, являющие" ся линейными комбинациями падающей и - отраженной волн:1 а 1с = Ке(С е ) + с1(4)уьЙ = Ке(0 е ) + с 1 и фгде С и 0 - комплексные амплитуды линейных комбинаций, связанные с А и В в силу линейности устройства линейными алгебраическими соотношениями:С =сА+3 ВЭ щА+ 8 Вгде оф 3 - неизвестные калибровочные коэффициентьцс и Й - побочные составляющие, порожденныеа, и Ь .Сигналы, регистрируемые измерителями мощности 12 и 13, пропорциональные сигналам, регистрируемым измерителями мощности 11 и 14:1 Я 1с (с) = Ке(Ъ С е ) + с, (с)1(д 1 (б)л 1, (с) = Ке(р 4 0 е ) + л 1 (Е)Коэффициентыи р в интегральном виде учитывают неидентичность трактов от выходов вторичного тракта направленного ответвителя 5 до входов измерителей мощности 11, 12 и 13, 14 и неидентичность измерителей мощностиС выхода вторичного тракта направленного ответвителя 2 через управляз 1448302емый аттенюатор 7, делитель мощности8 на двойные мосты 9 и 1 О поступают.,опорные сигналы, суммирующиеся с сиг-.налами (4) и (5) на выходах двойныхгмостов 9 и 10,5 Р 4 С +РРг . СпгОпорные сигналы на входах измерии г г,55 С1-дГ гдечт и- иоэйфициеиты, учитывающие неидентичность трактов, а также неидентичность измерителей мощности.1 Каждый из измерителей мощности определяет 3 отсчета мощности: пер" вый - мощность суммы линейной комбинации падающей и отраженной волн и опорного сигнала (управляемые атте" нюаторы 4 и 7 включены на пропускание), второй - мощность линейной ком. бинации падающей и отраженной волн при отключенном опорном сигнале (уп-равляемый аттенюатор 7 включен на максимальное затухание), третий - мощность опорного колебания при запертом измерительном тракте (управляемый аттенюатор 4 включен на максимальное затухание), в частности, показания измерителя мощности 11: Р, =. С + Б, + 2 СУ,совц), + Р 2 где Ч), - фазовый сдвиг гармоникис частотой я в линейнойкомбинации (4) относительно опорного сигнала;Р - мощность побочного колебания,Аналогично, показания измерителя мощности 13 Р Ъ С +О 1 + 2%э СЮ сов(1);)гу 1) бг 10 где ( - дополнительный фазовый сдвиг,вносимый двойным мостом 9Взаимное влияние опорного и измерительного каналов исключается засчет вентиля 3 и свойства развязки 15 входов двойных мостов 9 и 10.Из (8) и (9) следует: 1 ф ГнС совд, = (Р, - Р - Р, )/2 ЧР, 1вРг Рг РгС в 1 пд, =2 Рг- ас еееч, Сев ч 1 та е 1 п(э, ),т)0) Здесь (1),О, + Т, что обеспечивается использованием моста на частоте,отстроенной от центральной частотымоста,30Из соотнощений (10) Аналогично по трем показаниям из мерителей мощности 14 и 12 определяется величина ц (с)(с отсчетом фазы относительно опорного сигнала цоз(С62 400 совд = (Р -Р -Р )/2 Р;г э 3 з-р 0 совЧу сов(Д (р в 1 пу ); (11) После полученного деления уравнений (5) одно на другое, и введения обозначений С 2С/0 откуда при известных константах 1 ее(13) определить амебания В,твует калибровКроме тог равнений (8 ость побочн по модулю Си (9) опреде колебаний: в то оых ется м ка. 15(19) 5 и вычисля 5 зп ц),после чего поном с, и прибчненное эначенределяют 1)КалибровкаК устройству птри образцовые Амплитудагенерируемогополюсником Всогласованиямного большеА. При коэфф обочного коле исследуемым С при условии х змерительного ереотражеиной циенте.отраже ания, Ч-двухорошего тракта волны 55 ия изменом отношении комплексных амплитудлинейных комбинаций С и П, найденнымпо трем отсчетам мощности каждого из4 измерителей мощности, определяетсяискомый параметр Г Если Р) Ф 0 и Р) Ф О, то это свидетельствует о том, что СВЧ-двухполюсник возбудился (малосигнальный режим) или генерирует высшие гармоники (режим большого сигнала), Устройство позволяет определить частоту самовозбуждения или частоту наиболее интенсивной высшей гармоники по отношению Р /Р,где И - частота побочной составляющей;учитывает неидентичность выходов двойного моста 5. Поскольку линейный пассивный четырехполюсник 5 имеет монотонную в рабочем диапазоне частот амплитудно-частотной характеристикой, функция 3 (ц,), также имеющая монотонный вид, позволяет по значению отношения (15) однозначно определить частоту побочного колебания Я.Абсолютный уровень падающей волны А, необходимый для измерения амплитудной зависимости Г (А) нелинейных объектов, определяется по модулю С в соответствии с (5) рительного тракта Г = 0,1 и направленности второго направленного ответ. вителя не хуже 20 дБ, с погрешностью не более 17. из (5) что по величине Р10 стоте са, и значениючастоте И, позволяетплитуду побочного коИэмерениям предше Калибровка проводится в каждой частотной точке заданного частотногодиапазона. С целью определения значений констант, входящих в соотношениядля расчета коэффициента отражения20 Г, уровня падающей волны А, уровняпобочного колебания В и частоты побочного колебания У,Калибровка опорного канала,В качестве исследуемогб СВЧ-двухполюсника б подключают пассивнуюнагрузку, регистрируют по Э отсчетамощности каждым иэ четырех измерителей мощности и иэ (9), (10) определяютЗО овц, = (Р,-Р,-Р, )(2 )Р" ,Р,сов С(, (,) = (Р Р Р )(2 Р",(20)Второе из соотношений (20) приналичии приближенного значения 1), сОточностью + 10-15 , которое получаютрасчетным путем или предварительнымизмерением параметров моста 9, опре-.де 2 ляет квадрант, в котором находитсяугол Ю , что дает однозначно зпр,позволяя выбрать знак всоотношении+ (21) сов (ср - ч),) при найдениженномнаходят уто е 4 Аналогично опзмерительного канала.очередно подключают нагрузки с известными(22) е К А ( 0 позволяющий затем вний коэффициента ого СВЧ-двухполюсникамплитуду падающейотношению (16),процессе измереражения нелинейно- а 6 контролировать волны (й) по со ( (о,(2 необходимый дизмерений уропо соотношению контроля в процеся побочных колебан(17). аров Корректор Г. Решетник Подписноеретениям и открытиям пушская наб., д. 4/5 Заказ 6844/51 Тираж 772 ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РГКНТ СССР ятие, г. Ужгород, ул. Проектная,7 14 коэффициентами отражения Г 1 Г Г4 ф 4 ф Э и для каждой из них определяют нелич н1 и ы Сп, Ср, Св . Подстановка полученных значений в (13) дает систему трех линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов й -Затем подключают образцовый измеритель мощности с неизвестным коэффициентом отражения Г и определяют (41С, . При найденных , й-. цо поуг(13) вычисляют Г и по показанию образцового измерителя мощности Р опо ределяют уровень падающей волны гд - нормированное сопротивлениеканала,По найденному уровню падающей волны А из (16) определяют коэффициентЫ По коэффициенту К вычисляю Составитель В, Гон едактор М, Товтин Техред Л.Сердюковаоизводственно-полиграфическое предп Ф о р м.у л а и з о б р е т е н и яУстройство для измерения комплексных коэффициентов отражения СВЧ-двухполюсников, содержащее генератор, первый направленный ответвитель, выход которого является выходом для подключения исследуемого СВЧ-двухполюсника, делитель мощности, к первому выходу которого подсоединены последовательно соединенные первый двойной мост и первый измеритель мощности, а к второму - второй двойной мост и второй измерительмощности, третий и четвертый измерители мощности, причем выход отраженной волны вторичного тракта первого направленного ответвителя соединен с вторым входом первого двойного моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения комплексных коэффициентов отражения неустойчивых активных и нелинейных СВЧ-двухполюсников, введены последовательно соединенные второй направленный ответвитель, вход которого соединен с выходом СВЧ-генера. тора, вентиль и первый управляемый аттенюатор, выход которого соедине с входом первого направленного ответвителя, второй управляемый аттенюатор, включенный между выходомпадающей волны второго направленного ответвителя и входом делителямощности, линейный пассивный четырехполюсник, включенный между вторым выходом первого двойного моста и третьим измерителем мощности, причем выход падающей волны вторичного тракта первого направленного ответвителясоединен с вторым входом второгодвойного моста, второй выход которого соединен с четвертым измерителеммощности.