Измеритель волнового сопротивления симметричных линий задержки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1 ) М. Кл.з 6 01 Н 27/26 сприсоединениеюзаявки Йо Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИ СИММЕТРИЧНЫХ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться в автоматизированных системах измерения параметров симметрич печатных линий задержки.Известен измеритель волнового сопротивления, содержащий измеритель емкости. По измеренным значениям входной емкости линии задержки и ее длины волновое сопротивление определяется расчетным путем 111.Однако такое измерение обладает низкой точностью, особенно в том случае, когда линия задержки выполнена в виде сложного рисунка полоскоой линии на малогабаритной печатной плате.Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель сопротивления симметричных линий задержки, содержащий блох согласования и циФровой индикатор 121Одйако известный измеритель сопротивлений симметричных ливий задержки не обеспечивает высокую точность измерений, поскольку зависимость волнового сопротивления производится не во всем. диапазоне рабо- чих частей, а лишь на двух Фиксированных частотах,Цель изобретения - повышение точности измерений.Для достижения цели в измерителе ных 5 сопротивлений симметричных линийзадержки введены генератор тестовыхимпульсов и включенный на его выходефаэорасщепитель, выход которого является. входом исследуемой линии задержки, а к выходу блока согласования последовательно подключены вычитающий усилитель и блок сравнения,выход которого соединен.с инФормационным входом 0-триггера, между,выходом блока согласования и тактовымвходом 0-триггера последовательновключены вспомогательная линия задержки, масштабный усилитель и Формирователь строба, при этом выход0-триггера соединен с входом введенного генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющими входами блока согласованияк циФрового измерителя, а выход.масштабного усилителя соединен свторым входом блока сравнения, причем вход блока согласования являетсявыходом исследуемой линии задержки.На фиг.1 приведена структурная.схема измерителя волнового сопротивления симметричных линий зав ф.,фС В.М.Немировский., С.А.Глиндзич и А. .розанов .:, у а 4 у"оЯдержки; на Фиг,2 - диаграммы напряжений, показывающие формы выходныхсигналов генератора тестовых импуль-сов (а), генератора пилообразногонапряжения (б), вычитающего усилителя (в), масштабного усилителя (г),блока сравнения (д), Формирователястроба (е), Р-триггера (ж) .Измеритель волнового сопротивле-ния симметричных линий задержки содержит последовательно соединенные Ягенератор 1 тестовых импульсов, фаэорасщепитель 2, исследуемую сим-.метричную линию 3 задержки (СНЛЗ),блок 4 согласования, вспомогательнуюлинию 5 задержки, масштабный усилитель б и формирователь 7 стрбба.Симметричный вход вычитающего усилителя 8 соединен с.выходом блока 4согласования, а выход - с первымвходом блока 9 сравнения, второйвход последнего подключен к выходу,масштабного усилителя 6, а выходк информационному входу Р-триггера10,тактовый вход Р-триггера 10 соедй-:нен с выходом Формирователя 7 стробаФ 25а выход - с входами генератора пилообразного напряжения .(ГПН) 11 ицифрового измерителя 12, выход ГПН11 подключен к второму входу цифрового измерителя 12 и управляющемувходу блока 4 согласования.Устройство работает следующим образом,Генератор 1 тестовых импульсовФормирует прямоугольные импульсы сдлительностью фронта порядка 1-3 нс, 35,а Фаэорасщепитель 2 выполнен в видедифференциального усилителя с несимметричным входом.Блок 4 согласования может бйть выполнен в виде симметричного тран Озисторного каскада по схеме с общейбазой, входное сопротивление которого плавно изменяется нод воздействием управляющего напряжения на базахтранзисторов либо может содержать 45активный элемент, дифференциальноесопротивление которого зависит отнапряжения. Масштабный усилитель б и вычитающий усилитель 8 выполняются на основе операционных усилителей с широкой полосой пропускания, а Формирователь строба 7 - на основе триггера ОЬщтта. Цифровой измеритель 12содержит вольтметр, масштабный преобразователь измеренного напряженияв величину сопротивления и цифровойиндикатор результатов измерения,Блок 9 сравнения представляетсобой быстродействующий компаратор бОнапряюзния,Устройство работает следующим образом.Генератор 4 тестовых импульсоввырабатывает прямоугольные импульсы 65(фиг.2 а). длительностью Т=(310)хС , где (;ак - максимальноеожидаемое время задержки измеряемой СЛЗ, и скважностью 07 2.С помощью Фаэовращателя 2 формируется дифференциальный сигнал для . симметричного возбуждения измерителя блока 3.Под воздействием пилообразного напряжения (фиг.26), поступающего на управляющий вход блока 4 согласования с выхода ГПН 11, входное сопротивление ИЭ блока 4 согласования изменяется в интервале мин-НВх бюксф г е у иу - соответствеййо минимальное и Максимальное ожидаемые значейия волнового сопротивления исследуемой СЛЗ. При этом время нарастания пилообразного напряжения выбирается во много раз большим, чем период повторения импульсов генератора 1 тестовых импульсов.С изменением входного сопротивления блока 4 согласования изменяются условия согласования измеряемой СЛЗ.с нагрузкой Йз .В результате на выходе блока 4 согласования Форма тестовых импульсов также изменяется. Если В у, что соответствует начальному участку пилообразного напряжения, воздействующему с выхода ГПН 11 на управляющий вход блока 4 согласования, тестовые импульсы на выходе блока 4 за счет отражения от несогласованной нагрузки В имеют выброс прямоугольной формы (фиг.2 в).Длительность этого выброса равна времени задержки Г измеряемойСЛЗ а амплитуда пропорциональнастепени ее рассогласования с нагрузкой,По мере нарастания пилообразного напряжения разность Вз -стремится к нулю и при некоторойвеличине этого напряжения выполняетсяусловие согласования измеряемой СЛЗ(измерительный блок 3) с нагрузкой,т.е. В, =р,Импульсы противоположной полярности на симметричном выходе блока 4согласования воздействуют на входвычитающего усилителя 8, где происходит вычитание и устранение".сигналов . При этом компенсируется неидентичность Формы сигнала каждого плечаблока 4 согласования,. вызванная возможным различием волновых сопротивлений плеч реальной.СЛЗ.С выхода блока 4 согласования дифференциальный сигнал воздействуеттакже на. вспомогательную линию 5задержки, которая осуществляет задержку этого сигнала на времялиниизадержки с,нагрузкой, т.е. измерение этого напряжения, Послжс входом масштабного усилителя 6, ний преобразует измеренное напряжен преобразование дифференциального . ние в значение входного соароткзле"сигнала в однополярный. При этом ния Кблока 4 согласования, .вкоэффициент передачи масштабного результате чего на индикаторе цифроусилителя 6 компенсирует затуханиевого измерителя 12 отображается5сигнала во вспомогательной линии 5значение волнового сопротивлениязадержки таким образом, чтобы об- измеряемой СЛЗ.щий коэффициент передачи последней Через некоторый промежуток времен Маещтабного усилителя б был равен нк, необходимый для измерения накоэффициенту передачи вычитающего пряжения, происходит сброс ГПН .1130"усилителя 8 Врезультате на оба . и цикл измерения повторяется.входа блока 9 сравиенйя поступают В отличие от известного измериимпульсы одинаковмп ь ы одинаковой формы и амплкту- теля измерение волнового. сопротив- дЫ, но сдэинутые во вуемени друз ления СЛЗ производктся во времан относительно друга на величину Б э 15 ной области спомощью юатульсных,сигналов, имеющих широкочастотный) .авБлок 9 сравнения Форющрует сиг-. спектр, за счет чего расширяется ди - нал логической единицы, если мгио- пазон частот, в котором получаютин-.венное значение выходного сигнала, Формацию о велкчине волнового сопровъщитающего усилителя 8 превышает . 20 тквления. Например, при выборе в камгновенное значение вйходногосиг- честве тестового сигнала прямоугольнала масштабного. Усилителя 6 и сиг-: ных импульсов с временем нарастании,нал логического нуля в противном : равным 1 нс, эффективное измерениеслучае (Фиг.2 д 3. ,волнового сонротивленкя осущестВ процессе.:измерения участок. ю- . 35 вляется вколосе.частот до З 50 иГЦ,пульса иа отрезке времени С .а т.е. в диапазоне, в котором СЛЗ(или.й. Ф), содержащий выброс реально используется в осцнллогра-(Фиг.2 г), сравнивается с Установив-, фкишимся зкачевием этого импульса, Кроме того, стробирование сравиоторое сдвинуто относительно на-.:. З 0 кивающего устройства производитсячала выброса на велйчину и . Ос- в момент качала вершины сдвинутоготальные участкивыходного напряже-. в . . тестового импульса, т.е. во временния блока 9 сравнения не несут полез- ном отрезке, соответствующем накбоной информации, поэтому опрос блока 9 .лее высокочастотным спектральнымсравнения производится стробнрукжЮМ З 5 составляющим последнего.импульсом (фиг.2 еЬ сформированным Поэтому.точность и достоверйостьФормирователем 7,.строба по ФРонту.: , измерения волнового сопротивлениявыходного импульса масштабного УсВ- существенно возрастают.лктеля 6 (Фкг.2 г, момент .В). При За счет исаользования высокоэтом строб воздействует иа тактовый стабильных узлов. - вспомогательнойвход Р-триггера 10 и последний залинии задержки 5 и прецизионного40поминает состояние блока 9 сравне. масштабного Усилителя 6 тестовыйнкя на отрезке времеви й., . импульс сравнивается оосвоей сдвк (Фиг. 2 ж) . иутой во времени копией, в. Результа-В начале Цикла Работы иэмеРитепЯ те чего. исключается погрешность измгновенное значение ГПН 11 мало, 45 мерения, обуслОвленная заведомо Иер; ур на вершине тестового кй- известным затуханием измерительногОех г ийульса за счет отражении от несо- ; . блока 3, а также за счет кестабкльгласованной с слз нагрузки Вриности амплитуды сигналов геиератообразуется выброс. В Результате в ра 1 тестовых.импульсов.момент стробкрования-в Р-триггер 10 50 . Кроме того, по сравнению с иэвестзаписывается логический ноль. .Иым, погрешность, измерения волново-го сопротивления СЛЗ уменьшается сПри нарастании пилообразногонапряжения на выходе ГПН 11 настУ ,: ко ,ени помех и каводок на цепи,пает момент, когда выпопняется Р 5 и д,ц,юченной к входам блока Э сравство В= , и выбРос .Иа вершине - кения, а также в результате цифровойтестового импульса исчезает. При : обраб тки сигналов в процессе из.этом в .момент стробирования в Р-триг- .о Рагер 10 записывается сигнал логической мерения.40 П бфм- альных уэло Рдлагеьвж ус ройГПН 11 и останав- одавллквает процесс нарастания пилообраз- нальня икс уя его велиства может ыть ремик схе а бщего прим нения чину, при которо э ф.й Й ц. Кроме того, ных микрое . т чего обеспечивается Высокая упОмянутый логический сигнал выдаеет. за счет че65 надежность ра оты, а..также малые гакоманду цифровому измерителю 12 на 6бариты, вес и энергопотреблениеустройства. Формула изобретения5Измеритель волнового сопротивления симметричных линий задержки, содержащий блок. согласования и цифровойизмеритель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точнос- Я ти, введены генератор тестовых импульсов и включенный на его выходе фазорасщепитель, выход которого являетсявходом исследуемой линии задержки, а к выходу блока согласования последовательно подключены вычитающий усилитель и блок сравнения, выход которого соединен с.информационным входом Р-триггера, между выходом блока согласования и тактовых входом Р-триггера последовательно включены вспомогательная линия задержки, масштабный. усилитель и формирователь строба, при этом выход Р-триггера соединен с входом цифрового измерителя и входом введенного генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющими входами блока согла-сования и цифрового измерителя, а выход масштабного усилителя соединен с вторым входом блока сравнения, причем вход блока согласования является выходом исследуемой линии задержки.Источники информации, принятые во внимание при экспертизеФ1. Роговенко С.С Радиоизмерительные приборы. Ю., Советское радио, 1974, с. 378-379.2, Авторское свидетельство СССР Р 696391, кл. 0 01 В 27/26, 1976 (прототип).995018 Составитель В.Андран Текред А.Бабинец Ко Редактор Н ор В. Бутягаю аде Заказ 633/ Вс илиал ППП 1 Патент 1, г. Уаго оектная,30 тиралс 708Подпи ИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.