Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения на свч

Номер патента: 1497584

Авторы: Зайцев, Логанов

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 19) (11) 51)4 С 01 В 27/06 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Я КОМП НИЯ НА ОИСТВО ЛЛЯ ИЗМЕР КОЭФФИЦИЕНТА ОТР к радиоия - повы е измереУстр-воемый аттв е тви тел 18, исдв ухпоэ и(71) Горьковский политехнический интитут им. А.А.Жданова(56) Авторское свидетельство СССРУ 466468, кл0 01 Н 27/06, 1973.Авторское свидетельство В 116033кл. О 01 В 27/06, 1983.(54) УСт ЛЕКСНОГО СВЧ (57) Изо измерени шение то ния нели содержит тенюатор 3, 5 и 1 следуемь бретение относится ям. Цель изобретен ности и обеспечен нейных СВЧ-эл-тов,СВЧ-г-р 1, управл 2, направленные о О, вентили 4, 17 и ы двухпалюсник 6,3 1497584 ционный Аяэовращатель 7, амплитудныемодуляторы Я и 14, г-ры 9 и 15 НЧ, детекторы 11, 19, 23, 28 и 29, полосовые Фильтры 12, 20 и 24, вольтметры 13 и 21, сумматоры 16, 22 и 26, усилители 25 и 27, компаратор 30 и индикатор 31 знака, В устр-ве обеспечивается возможность измерения комплексного коэААициента отражения 10(ККО) линейных и нелинейных СВЧ- объектов с повышенной точностью прн учете неидеальности СВЧ-эл-тов измерительного тракта, При измерении ККьнелинейных СВЧ в объект, зависяще го от мощности, контролируется уровень падающей волны по показаниювольтметра 13. Высшие гармоники падающей и отраженной волны Аильтруются эа счет модуляторов 8 и 14, модулируемых колебаниями разных частот.При этом амплитудная зависимость ККОснимается с помощью аттенюатора 2 вавтоматическом режиме, Неидеальнаянаправленность ответвителей 3 и 5 идисперсия всех эл-тов тракта интегрально учитываются в процедуре калибровки путем вычисления калибровочных констант. 1 з.п. Й-лы, 1 ил.Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к измерениям на СВЧ, и может использоваться для измерения комплексного коэффициента отражения (ККО) линейныхи нелинейных СВЧ-элементов и устройстве.Цель изобретения - повышение точности.и обеспечение измерения нелинейных СВЧ элементов.На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения комплексного коэФАициента отражения на СВЧ.Устройство для измерения комплекс.ного коэАфициента отражения на СВЧсодержит СВЧ-генератор 1 управляемыйаттенюатор 2, первый направленный ответвитель 3, первый вентиль 4, второй направленный ответвитель 5,исследуемый двухполюсник 6, двухпозиционный фаэовращатель 7, первый амплитудный модулятор 8, первый НЧ-генератор9, третий направленный ответвитель10, первый детектор 11,фпервый полосовой Аильтр 12, первый вольтметр 13, 45второй амплитудный модулятор 14,второй НЧ-генератор 15, первый сумматор 1 6второй 1 7 и третий 1 8 вентили, второй детектор 19, второй полосовой Аильтр 20, второй вольтметр21, второй сумматор 22, третий детектор 23, третий полосовой Аильтр 24,первый усилитель 25, третий сумматор26, второй усилитель 27, четвертый28 и пятый 29 детекторы, компаратор30 и индикатор 31 знака.Устройство для измерения комплексного коэАфициента отражения на СВЧработает следующим образом, при втором положении двухпозиционного Аазовращателя 7 х,(1) = с(1 + шсояЯ,С)соя(ыС ++ ю), (2) где с ш й,амплитуда колебания;- индекс и частота модуляцииамплитудного модулятора 8; - частота копебания, генерируемого СВЧ генератором 1; - коэфАициент, учитывающийизменение амплитуды сигнала при переключении фазы двух- позиционным фазовращателем 7; - Аазовый сдвиг, вносимый при1переключении двухпозиционого Ааэовращателя 7, который Гармоническое колебание генерагора 1, амплитуду которого можно регулировать с помощью управляемого аттенюатора 2, через первый направленный ответвитель 3, первый вентиль 4 и второй направленный ответвитель 5 поступает на вход исследуемого двухполюсника 6. Гармоническое колебание, ответвляемое первым направленным ответвителем 3, проходит через. двухпозиционный фаэовращатель 7,модулируется по амплитуде первым амплитудным модулятором 8 и поступает через третий направленный ответвитель 10 и второй вентиль 17 на первый вход первого сумматора 16, Это колебание имеет следующий вид,.соответственно:при перпом положении двухпозиционного Ааэовращателя 7х (С) = с(1 + н,сояЯ,1)совы; (1)4должен быть в окрестности90(90 45),На второй вход первого сумматора 16 через третий вентиль 18 подается колебание, промодулированное по амплитуде вторым амплитудным модулятором 14, с выхода второго направленного ответвителя 5. Это колебание записывается в виде:У(С) = 1(1 + шсозЯ С)сов(С + 4)+н+ М)в (3)где Л - амплитуда колебания первойгармоники,ш, Й - индекс и частота модуляциивторого амплитудного модулятора 14;Ааза колебания первой гармоники относительно колебаниях,(С);И - число высших гармоник, порожденных исследуемым двухполюсником 6;Э;, д, - их амплитуды и Аазы,Суммарные колебания к,(С)= х, (С) + У(С)е (С) = х 2(С) + У(С)подаются на второй детектор 19 и сего выхода через второй полосовойфильтр 20, настроенный на разностнуючастоту Я = Я - Я, Й ссЯ Я сс йна второй вольтметр 21. Показаниявторого вольтметра 21 при двух положениях двухпозиционного Аазовращателя 7 соответствуют амплитудам комбинационных составляющих колебаний2(С) и к(С) с разностной частотойЯ.р, которые равныЧ= /+КсЪ,ш сояа/; (4)Ч = /+К,ЧЯш,ш сов(М -), (5) где Ч, Ч - показания второговольтметра 21;К - коэААициент передачивторого детектора 19 ивторого полосовогоАильтра 20.Из (4) и (5) следует, что высшие гармоники в (3) Аильтруются,Для определения знаков в выражениях (4) и (5) колебания с выходов генераторов 9 и 15 суммируются вторым сумматором 22 и подаются на третий детектор 23. Гармоническое колебание разностной частоты Яр, выделенное55 где Ч, Ч - показания первого вольтметра 13;К - коэфАициеыт, учитывающий затухание сигналапри его прохождении.по СВЧ-тракту.Поделив выражение (7) на (6), вычисляют коэАфнциент, учитывающий 97584 6третьим полосовым Аильтром 24,подается на первый усилитель 25, обеспечивающий постоянство амплитуды сигнала5на первом входе третьего сумматора26 и постоянное напряжение с выхода четвертого детектора 28 на входекомпаратора 30., На второй входтретьего сумматора 26 подается коле 10 бание постоянной амплитудой, поддерживаемой вторым усилителем 27, с выходавторого полосового фильтра 20.Суммарный сигнал с выхода третьегосумматора 26 подается через пятый15 детектор 29 на второй вход компаратора 30,Колебания на входах третьего сумматора 26 могут быть либо в фазе, либо в противофазе, что соответствует20 знакам "+" и -" в (4) и (5). В первом случае постоянное напряжение навыходе детектора 29 больше, чем навыходе четвертого детектора 28. Этому соответствует первое состояние25 компаратора 30 (высокий уровень),которое регистрируется индикатором31 (например, светодиодом), ПротивоАазному состоянию (знак "-"в(4) и (5 соответствует второе сос 30 тояние компаратора 30 (низкий уровень). Сигнал с выхода компаратораможет быть непосредственно введенв ЭВМ как один двоичный разряд (бит),Колебание, ответвленное третьимнаправлением ответвителем 10 и прошедшее первый детектор 11 и первыйполосовой Аильтр 12, настроенный начастоту й подается на первыйвольтметр 13, Показание первого40 вольтметра 13 соответствует амплитуде составляющей на частоте й, этихколебаний, которая равна соответственнопри первом положении двухпозицион 45 ного Аазовращателя 73 = . 1 ф (6)при втором положении двухпозиционного Аазовращателя 7Ч =Ко сш (7)(14) 50 изменение амплитуды сигнала при переключении двухпозиционного фазовращателя 7:.Ч / = Ьр оз(ч - )де 1. = (К/К ) шу= В/с (10)Из (9) и (1 О) определяют комплексное отношение у, = 1, р = Ьусоз + Ьвп, (11)Где ЬрэЫ Р= (Ч/Чз - Ьр о созЮсоз)/20/язеп у, причем предполагается, чтоу известно,Из-за неидеальности направленных ответвителей 3 и 5 рассогласования 25 измерительного тракта первые гармоники колебаний на их выходах не пропорциональны только первым гармоникам одной из волн: падающей а(т,) или отраженной Ь(1) как в идеальном 30 рефлектометре, т.е. для амплитуд составляющих с частотой с колебаний х 1и у(1) справедливос =са +/ьЪ; (12)356 =а+ съ, (13) где фазы отсчитываются относительно с 1 с р, у, д- комплексные коэффициенты,Поделив (13) на (12), вычисляют ККО исследуемого двухполюсника гдеопределяется иэ (11)ф 4.Б= 1 / Ы- калибровочные константы,определяемые в процессе калибровкиустройства при присоединении к немувместо исследуемого объекта трех образцовых нагрузок с известными ККОГ, Г, ГПри этом соотношение (14)порождает три линейных уравнения с тремянеизвестными Б Б, Б . При измерении ККО нелинейных СВЧобъектов, зависящего от мощности,необходим контроль уровня падающейволны /а/. С этой целью определяютчетвертую калибровочную константу Я 1при подключении вместо исследуемогообъекта образцового ваттметра, показания которого Ро связаны с уровнемпадающей волны /а / соотношением:/л, / : гв П 1 - /г,/), 1)где Б = 50 Ом,а ККО образцового ваттметра Го расчитывается по измеренному Рпо формуле (14). В этом же режиме первым вольтметром 13 измеряется 7 и иэ (6) следу 3ет Гз/а / = ---- (17)1 Б /1 + Б Г/4где Б= //ЖрПодставляя в (17) вместо 1 величину Г и вместо /а/ величину /а / иэ (15), определяют Б, что позволяет при измерении ККО (Г) нелинейного объекта контролировать Уровень падающей волны по показаниям первого вольтметра 13,Таким образом, обеспечивается возможностьизмерения ККО линейных и нелинейных СВЧ-объектов с повышенной точностью при учете неидеальности элементов СВЧ-измерительного тракта. Высшие гармоники падающей и отраженной волны фильтруются благодаря применению двух модуляторов, модулируемых колебаниями разных частот, что обеспечивает измерение ККО нелинейных объектов, причем амплитудная зависимость ККО снимается с помощью управляемого аттенюатора в автостатическом режиме.Неидеальная направленность первого и второго направленных ответвителей, дисперсия всех элементов тракта интегрально учитывается в процедуре калибровки путем вычисления калибровочных констант. Процедура калибровки обеспечивает повышенную точность измерений без использования прецизионных дорогостоящих СВЧ-элементов.1497584 20 25 30 35 40 45 Составитель М.КроминРедактор Л.Пчолинская Техред Л,Олийнык Корректор М,Ложо Заказ 4440/47 Тираж 713 Подписное 1 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д., 4/5Производственно-издательский комбинат Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 Структура устроиства для измерения комплексного коэффициента отражения ориентирована на его автоматизации с помощью ЭВМ,Кроме этого, не требуется использование прецизионных СВЧ-элементов,поскольку все необходимые параметрынаходятся из процедуры калибровки.Необходимая развязка каналов падающей и отраженной волны обеспечивается включением вентилей 4,17 и 18. Формула изобретения1. Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения на СВЧ, содержащее СВЧ-генератор, последовательно соединенные первый направленный ответвитель, вентиль и второй направленный ответвитель, выход которого является выходом для подключения исследуемого двухполюсника, первый амплитудный модулятор, к модулирующему входу которого подсоединен первый НЧ-генератор, а к выходу - вход третьего направленного ответвителя, первый детектор,соединенный с выходом ориентированного на падающую волну вторичного канала третьего направленного ответвителя, последовательно соединенные первый сумматор и второй детектор, последовательно соединенные второй сумматор и третий детектор, третий сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго усилителей, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения. измерения нелинейных СВЧ-элементов, между выходом СВЧ-генератора и входом первого направленного ответвителя включен управляемый аттенюатор, между выходом ориентированного на падающую волну вторичного канала первого направленного ответвителя и входом первого амплитудного модулятора включен двухпозиционный фазовращатель, выход первого детектора подключен к последовательно соединенным введенным полосовому фильтру и первому вольтметру, введены второй амплитудный модулятор и подключенный к его модулирующему входу второй НЧ-генератор, причем вход второго амплитудного модулятора соединен с выходом ориентированного на отраженную волну вторичного канала второго направленного ответвителя, а выход через введенный второй вентиль подключен к первому входу первого сумматора,второй вход которого через введенный третий вентиль подсоединен к выходу первичного канала третьего направленного ответвителя, последовательно соединенные второй паласовой фильтр и второй вольтметр, вход второго полосового фильтра подключен к выходу второго детектора, а выход - к входу первого усилителя, введен подключенный к выходу третьего детектора третий полосовой фильт 1,выход которого соединен с входом второго усилйтеля, первый и второй входы второго сумматора подключены,соответственно, к выходам первого и второго НЧ-генератора, четвертый и пятый детекторы, входы которых соединены соответственно с выходом второго усилителя н с выходом третьего сумматора, а выходы - с первым и вторым входами введенного компаратора, выход которого подключен к входу введенного индикатора знака.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что детекторы выполнены квадратичньпкиа усилители - в виде усилителей-ограничителей.

Смотреть

Заявка

4257992, 05.06.1987

ГОРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. А. ЖДАНОВА

ЗАЙЦЕВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ, ЛОГАНОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 27/06

Метки: комплексного, коэффициента, отражения, свч

Опубликовано: 30.07.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1497584-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-kompleksnogo-koehfficienta-otrazheniya-na-svch.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения на свч</a>

Похожие патенты