Устройство для измерения полных сопротивлений многополюсников

ОП ИСАКИЮИЗОБРЕТЕИ ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоцналнстнческнкРеспублик(5 )М. Кд. 6 01 Й 26/28 Гооудорстоенный комнтет СССР ао делом нзооретеннй н открытий(53) УДК 621. .316.33(088.8) Дата опубликования описания 300981/ аявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ИНОГОПОЛЮСНИКОВ зобретени радио те относится ти к техн яемоотражения о коэффициент го многопол ика частотах.собы измерен а" ол при ных л нител овышенных моз-за искажени стях агнит" ичинам элект о тем жеошибки ний Кстч повышен ого по нии.ствен воз зщ кают сущии большиель иэобриэмерени зна ме очтения -ости ике, в частнос ике иэмерениа сверхвысоких Известны спо ия и ных сопротивлений Г 1Известно устройство, предназначеное для измерения полных сопротивлений на СВЧ, которым является рефлектометр. Рефлектометры находят все более широкое применение в измерениях как при низких уровнях мощности, так и на высоких мощностях, когда использование обычных измерительных линий затруднено.Недостатком использования рефлектометра является невысокая степень точности измерения фазы.Наиболее близким техническим решением как для способа, так и для устройства предназначенного для измеУ20 рения полных сопротивлений многополюсников, к предлагаемому является измерительная линия, представляющая собой прибор, измеряющий модуль и фазу1 Однако измерительная линия облад ет рядом недостатков; во избежание больших ошибок измерений Кст возникает необходимость строго контролировать квадратичность диода измерительной линии, что сопряжено с дополнительными измерениями, тратой вре мени, фазовые измерения с пЬмощью измерительной линии производятся с точностью до 0,05 мм (техническое описание измерительных линий типа Р 1-16, ИКЛ, ИКЛи др,), что на волнах Х-, К- и выше диапазоне приводит к значительный ошибкам измерений,использование измеритПоставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пол- ных сопротивлений многополюсников, содержащее индикатор и последовательно соединенные источник сигнала и развяэывающий блок, введены направленный ответвитель падающая", направленный ответвитель "отраженная", тройник и короткозамыкающий поршень, при этом выход развязывающего блока соединен со входом направленного от,ветвителя "падающая", выход которого соединен с выходом направленного ответвителя "отраженная", вход которого соединен с входом устройства через тройник, в который включен коротко- замыкающий поршень.На фиг,представлено устройстводля измерения полных сопротивлений;на фиг. 2 - включение многополюсника и короткозамыкаюшего поршня в такт СВЧ; на фиг. 3 - способ нахождения полной проводимости многополюсника по круговой диаграмме проводимостей Вольперта-Смитта при измерениях с помощьюкороткозамыкающего поршня.Устройство содержит источник 1 .сигнала, оазвязывающий блок 2, направленный ответвитель 3 падающая", направленный ответвитель 4 "отраженная,тройник 5, многополюсник 6, индикатор , короткозамыкаюший поршень(КЗП)8.Способ измерения полных сопротивлений.многополюсников состоит из следующей последовательности .операций.Калибровка КЗП, т.е. нахождениепо шкале поршня последнего минимумасоответствующего его длине Л /4 (производится в режиме согласования тракта, когда на его конце находится согласованная нагрузка).Нахождение фазы коэФфициента отражения в месте получения КЗП (производится в режиме холостого ходав плоскости включения многополюсника), включающее калибровку индикаторного прибора при холостом ходе наконце тракта и длине КЗП, равной Л /4, /компенсация поршнем реактивноститракта, существующей в месте подключения КЗП (нахождение на КЗП ближайшего к Л/4 минимума Рх посредствомизменения длины КЗП по минимуму показания индикаторного прибора и вычисление фазы коэффициента отражения в месте подключения КЗП69- -фщ-т Измерение К у многополюсника придлине КЗП, равной А/4.Измерение минимального значениякоэФфициента отражения от исследуемо 5го многополюсника в режиме согласования с помощью КЗП. При этом производитсяфиксация рабочего положенияКЗП 3 р и вычисление рабочей фазыкоэфФициента отражения в плоскостивключения КЗПАй 9Построение на круговой диаграммеВольперта-Смитта,Устройство работает следующим образом.Полученная от источника сигналаСВЧ мощность поступает в устройство,которое развязывает падающую и отраженную волны перед генератором, обеспечивая тем самым качество иэмерений,В основной высокочастотный трактв противоположных направлениях включены два направленных ответвителя:направленный ответвитель падающая"и направленный ответвитель "отраженный", Мощность, ответвляемая каждым ответвителем, пропорциональнамощности падающей и отраженной волн.Сравнение этих мощностей производится при помощи кристаллических детекторов. Продетектированные сигналы, снимаемые с кристащтических детекторов,35подаются на вход низкочастотнойэлектронной схемы индикатора, которая дает на своем выходе сигнал,пропорциональный отношению входныхнапряжений. Стрелочный прибор индика 40тора калибруется непосредственно вединицах Кс у,6 пособ измерения полных сопротивлений многополюсников основан на косвенном измерении фаз коэффициента от 45ражения с помощью короткоэамкнутогопоршня.КПЗ представляет собой компактноеустройство с плавно изменяющейся длиной, входит в комплект измерительнойлинии и существует в коаксиальном иволноводном исполнении. Он обладаетчисто реактивной входной проводимостью, которая изменяется по законукотангенса с изменением длины поршЯ ня7= -34 ссдмгде у - входная проводимость КЗП, )о - волновая проводимость КЗП;868635 Вх, добиваются минимального показания индикаторного прибооа, а величинч фазового набега определеяют какфЛ/,-хх5йЧ-, ф 40 формула изобретения Устройство для измерения полных сопротивлений многополюсников, садер Ь: - волновое число,8 - длина КЗП,Способ измерения полных сопротивлений многополюсников базируется натеории длинных линий. Представим себедлинную линию с волновой проводимостью Я, в которую включен КЗП стой же волновой проводимостью (фиг,2).На конце основного измерительноготракта передачи находится измеряемый 10многополюсник с проводимостью TВсе проводимости нормированы относительно волновой проводимости трактапередачи.Задача прохождения полной проводимости многополюсника у сводится кнахождению проводимости в месте подключения КЗП в сечении 2-2споследующей трансформацией измеренной проводимостина предваритель- щ2но замеренный фазовый угол А М по направлению к нагрузке.При изменении длины КЗП меняетсяреактивная проводимость в сечении2-2. Показание индикаторного прибо- р 5ра при этом меняется от минимума домаксимума. В момент, когда реактивность окажется полностью скомпенсированной поршнем, там будет чистоактивное сопротивление и индикаторный прибор покажет минимальное значение К.,.На круговой диаграмме (фиг. 3)произвольной точкой= 6- 1 Вд показана проводимость в сечении 2-2, з 5Компенсация реактивности в месте подключения поршня соответствует движениювдоль коуга активной составляющей 6(жирная кривая) вправо до пересеченияс осью число активных пооводимостей3 = 6. Значение К для этой проводимости у будет наименьшим извсех значений Кэтч, соответствуюшихостальным проводимостям активной составляющей 6, т.е.451у= 6Кс,тч ттМоПри длине КЗП, равной Х/4, индикаторный прибор бчдет измерять истинное значение Кс ч измеряемого многополюсника. Эту длину/4 легко регистрируют на КЗП, когда на конце измерительного тракта находится согласованная нагоузка.фазовый угол д Ц находят по изменению длины КЗП прн холостом ходе вместе подключения многополюсника относительно длины КЗП, оавной 1 /4. Приэтом, изменяя длину КЗП до значения где 3 - длина, при которой происходит компенсация реактивности в,месте подключения КЗП при холостом ходе в сечении многополюсника.Реактивную составляющую проводимости в сечении 2-2 находят по изме" нению длины КЗП относительно его значения Л /4. Для этого необходимо скомпенсировать реактивную составляющую проводимости в сечении 2-2, поместив измеряемый многопоюсник на конце измерительного тракта и изменив длину КЗП до черты, при которой показания индикатора станут минимальными К фазовый угол, определяющий реактивную составляющую, найден какЛ/4 Ре -еРНа круговую диаграмму проводимостей Вольперта-Смитта наносятся окружиси исиог Кстч и минимального К д.ч а также окружности активных проводимостей, верхние точки которых соприкасаются с окружностью минимального К. 4, и кривую реактивной составляющей проводимости в сечении 2-2.Точка пересечения окружности истинного Кс ч с кривой реактивной составляющей проводимости, удовлетворяющей условию согласования на Кт и является искомой величиной прово" димостив сечении 2-2. Проводимость многополюсника находят, трансформировав проводимость ф на заме 2 ренный фазовый угол дЧ из сечения 2-2 в сечение 1-1 по кругу истинного Ктракта с многополюсником.Полное сопротивление многополюсника по известной величине полной проводимости находят по круговой диаграмме Вольперта-Смитта известным путем.Предлагаемым устройством можно производить быстрые и точные измерения, используя в качестве источника сигнала свипирующий генератор, в комплект которого входят два направленных ответвителя (рефлектометр).жащее индикатор и последовательносоединенные источник сигнала и развязывающий блок, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены направленный ответвитель "падающая",направленный ответвитель "отраженная", тройник и короткозамыкающийпоршень, при этом выход развязывающего блока соединен со входом направленного ответвителя "падающая ,выход которого соединен с выходомнаправленноо ответвителя "отражен 1ная , вход которого соединен с входомустройства через тройник, в которыйзаключен короткозамыкающий поршень.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Головков А.А. и Швецов А.Н.Метод измерения комплексйых сопро О тивлений на СВЧ, - "Радиоэлектроника", т. ХХ 1, 1979.868635 Составитель Л. Сорокина Техред Л, Пекарь Корректор П, Швидк Редактор С. Юско писцовСССР 3 Заказ 83 76 Тираж ВНИИПИ Г по делам3035, Моск сударственного комитета изобретений и открытий а, %-35, Раушская наб., и и 1 ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4