Измеритель s-параметров свч-четырехполюсника

19 (111 2 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН С 1 ОСУЯАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Севастопольский приборостроительный институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 1322199, кл, 0 01 К 27/32, 1985.Авторское свидетельство СССР Е 1167537, кл, С 0 1 К 27/28, 1983, (54) ИЗ 1 ЕРИТЕЛЬ Б-ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧГ - ТЫРЕ "ПОЛЮС 1 ША(57) Изобретение относится к радиои мерительной технике и олет быть ис польэовано для измерения параметров радиотехнических устроиств в д 1 апазо не сверхвысоких частот. Цель изобретения - повышение точности. Измеритель 8-параметров СВЧ-четырехполюсни ка содерлит СВЧ-генератор 1, первьп направленньп ответвитель 2, первый амплитудньп модулятор 3, делитель 4 мощности, первый аттенюатор 5 с элек 51)5 01 К 27/28, 27/04, 27/3 рическим управлением, второи направпенньп ответвитель 6, исследуемый СВЧ-четырехполюсник 7, третий направленный ответвитель 8, второй аттенюатор 9 с электрическим управлением, второй амплитудньп модулятор 10, фазовращатель 11 с электрическим управлением, сумматор 12 мощности, измеритель 13 мощности, состоящий из СВЧ- детектора 14, синхронного детектора 15 и блока 16 индикации, переключатель 7 с электрическим управлением, первый генератор 18 низкой частоты, ереиножитель 19, фильтр 20 низкой частоты, второй генератор 2 1 низкой частоты, микроЭВ 11 22 с интерфейсом 23, которые выполняют функции блока 24 управления. Введение модуляторов 3, 10, генераторов 18, 21, перемножителя 19 с фильтром 20 и детектора 15 позволяет сократить число состояний фазовращателя 1 1 с четырех до двух и существенно упростить алгоритм обработки измерительных сигналов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.45 50 55 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметроврадиотехнических устройств в диапазоне сверхвысоких частот.Целью изобретения является повьппение точности.На Лиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема измерителя Б-параметров СВЧ-четырехполюсника, нафиг,2 - временные диаграммы управляющих напряжений; на фиг.3 - блок-схема процедуры калибровки измерителя,осуществляемая с помощью блока управления,Измеритель Б-параметров СВЧ-четырехполюсника содержит СВЧ-генератор1, первый направленный ответвитель 2,первый амплитудный модулятор 3, делитель 4 мощности, первый аттенюатор 5с электрическим управлением, второйнаправленный ответвитель 6, исследуемый СВЧ-четырехполюсник 7, третий направленный ответвитель 8, второй аттенюатор 9 с электрическим управлением, второй амплитудный модулятор 10,фазовращатель 11 с электрическим управлением, сумматор 12 мощности, измеритель 13 мощности, состоящий изСВЧ-детектора 14, синхронного детектора 15 и блока 16 индикации, переключатель 17 с электрическим управлением, первый генератор 18 низкой частоты, перемножитель 19, фильтр 20низкой частоты, второй генератор 21низкой частоты, микроЭВИ 22 с интерфейсом 23, которые выполняют функцииблока 24 управления.Измеритель работает следующим образом.Режиму измерения предшествует режим калибровки. Процедура калибровкисостоит из четырех этапов. Во времяпервого этапа калибровки исследуемыйСВЧ-четырехполюсник 7 исключается изизмерительного тракта и к выходу второго направленного ответвителя 6 подключается короткозамыкатель (модульи аргумент коэффициента отражения короткозамыкателя при этом будут 1 Г 11, аг 81 Г 1 = Ф ), Это необходимо длясоздания определенной точки отсчетана фазовой плоскости.МикроЭВИ 22 через интерфейс 23 путем подачи сигналов на управляющиевходы СВЧ-генератора 1, первого 5 ивторого 9 аттенюаторов, переключателя 17, фазовращателя 11 осуществляет 5 10 15 20 25 30 35 40 следующие процедуры; устанавливает СВЧ-генератор 1 в начало частотного диапазона Г, устанавливает первый аттенюатор 5 в открытое состояние, второй аттенюатор 9 - в закрытое состояние, с помощью переключателя 17 подключает выход вторичного канала второго направленного ответвителя 6 к первому входу сумматора 12, последовательно во времени устанавливает фазовращатель 11 в состояния, соответствующие фазовым сдвигам ДЯ = О, 90СБЧ-генератор 1 вырабатывает СВЧ- сигнал, который поступает на первый направленный ответвитель 2, где разветвляется на два канала. Через основной канал сигнал поступает на первый амплитудный модулятор 3. Генератор 21 вырабатывает сигнал с частотой О который поступает на первый вход перемножителя 19 и на управляющий вход первого амплитудного модулятора 3. Последний модулирует СВЧ-сигнал по амплитуде с частотой Д . Промодулированный первым амплитудным модулятором 3 СВЧ-сигнал поступает на делитель 4, где разветвляется на две равные части. Сигнал с первого выхода делителя 4 проходит через открытый первый аттенюатор 5 и далее поступает через основной канал второго направленного ответвителя 6 на коротко- замыкатель, подключенный вместо исследуемого СВЧ-четырехполюсника 7. Отраженный от короткозамыкателя сигнал поступает во вторичный канал второго направленного ответвителя 6 и далее, пройдя через переключатель 17, попадает на первый вход сумматора 12.Попав во вторичный канал первого направленного ответвителя 2, СВЧ-сигнал поступает на вход второго амплитудного модулятора 10. Первый генератор 18 вырабатывает сигнал с частотойкоторый поступает на второй вход2 фперемножителя 19 и на управляющий вход второго амплитудного модулятора 1 О. Последний модулирует СВЧ-сигнал по амплитуде с частотой Я. Промодулированный вторым амплитудным модулятором 10 сигнал поступает на фазовращатель 11. Под действием управляющего сигнала с блока 24 управления фазоврагатель 11 поочередно устанавливается в состояние фазовых сдвигов ДЧ 1 =оО, 90 , СВЧ-сигнал с выхода фазо 1672384нращателя 11 поступает ца нт(1 ра 1( вход сумматора 12, который реалиэует суммирование сцгналан, Сигнал с выхода сумматора 12 падается ца первый нхад измерителя 13 и далее на СВЧ-детектор 14, который детектирует этот СВЧ-сигнал, В соответствии с состоянием Лазонращателя 1 1 сигцаль( на выходе СВЧ- детектора 14 имеют видг/1 + И,сань(с) (1 +сан е)гх з 1 п (/О/, (1)где Е - коэсфипиецт преабраэананияСВЧ-детектора 14 измерителя 13,Л - комплексный коэффициент пе(редачи тракта, образованного основным каналом первогонаправленного атнетнителя,первым амплитудным модуляторам 3, первым плечом делителя 4, первым аттенюаторам 5,асцонцым каналам нтарага ц.эправленного отнетвителя 6,кароткаэамыкателем, нтаричньм кацапам второго направленного атветнитеяя 6, переключателем 17, первым плечамсумматора 12,В - комплексный каэЛЛициент пе 1редачи тракта. абраэанаццогавторичным кацапам первогонаправленного отнетнителя 2,вторым амплитудным модулятором 19, Мэанрацателем 11,вторым плечам сумматора 12;О - комплексная амплитуда поляна выходе СВЧ-гецератара 1,Ц - разность аргументов камплекВсных величин Г, = 1 и Р 1 /А,И И - коэиициецты амплитудной мадуляпии,Сигналы Ьк, 02 с выхода СВЧ-детектора 14 поступают ца вход синхронного детектора 15. Сигнал с выходаперемцахеителя 19 попадает на фильтр20, настроенный на частоту, равнуюсумме частот пернага 18 и второго 21непера;арон. Выделенный ильтрам 20 сигнал с частотой Д = (, +постуэ г пает на второй вход измерителя 13 и далее на второй вход синхронного де тектара 15. В спектре прапетектиронанных СВЧ-детектаром 14 сигналов (1) имеются составляютне с частотой ЯЭ, поэтому сигналы ца выходе синх раццого детектора 15 имеют вид= , к,к /к//к,в,/сонг((2)Пгк = 11 И К К /К/2/А В,/ з 1 п(, где г - коэЬАициент преобразования синхронного детектора 15,1Сигналы, (/2 К подаются на блок 16, который ицрицирует оба сигнала, и оператор осуществляет контроль за процессам калибровки. С выхода блока ;О 16 сигналы /к и Угк попадают через интерфейс 23 н микраЭВИ, где обрабатываются па алгоритмамМ = И 2 КК 2/(/ /А В/ 25 / ( мк ) ( гк /11 = (.Р , = агсер(У 2 к Юк ) . (3) Сигналы Г/1 и Г 2 запоминаются в 30 микраЭВИ 22, и пад действием ее сигнала СВЧ-генератор 1 перестраивается цн следующую частотную точку, где процедура калибровки аналогична. После окончания калибровки на верхней частоте Гб измеритель Б-параметрон СВЧ-четырехполюсника готов к второму этапу калибровки, По сигналу с микро- ЭВИ 22 на экране блока 16 появляется сигнал об окончании калибронки,Таким образом, в результате первой калибровки определяются собственные параметры Г/ 1 и Г/2 измерителя Б- параметров СВЧ-четырехполюсника, используемые в дальнейшем при измерении 8 исследуемого СВЧ-четырехполюсниВо время второй калибровки при исключенном исследуемом СВЧ-четырехполюсцике 7 короткозамькатель подключается к выходу третьего направленного 50 атнетвителя 8,ИикроЭВИ 22 через интерфейс 23 путем подачи сигналов на управляющие входы СВЧ-генератора 1, первого 5 и второго 9 аттенюаторов, переключате ля 17 и Фазовращателя 11 осуществляет следующие процедуры: устанавливает СВЧ-генератор 1 в начало частотного диапазона Г, устанавливает первыйпрозедурд кд (Гбровки 1 р "жГГя. Гйзс,гРокончания кдз 11 б(рс вки нд частоте Ризмеритель 6-паря:етрон СВЧ- Гетьрехппюспнкя г. Тов к проведний, и пд .крапе бггок;сигнал об окоцчдции прсд.ГГГ 10 И.ЗкЕРР - 6 НОЯ впя(ГГся с,гуры кд,гпбнителя Н, вт рпгг ,гь КГ 1 дпсм втрого ндпрявлеГ 1: з зтветвпте.я 6, .Герс кпю- ЧатЕЛЕМ 17 (1 и., ВГ,Гк ПЛЕЧ(1 (ГуГ 11 тОра 12, ВеличНВ осатс :, ежцеи,является р, сц тг Г:ГргумептонЗккомплексных вели ГГН ,1 Г; Л ,(7.сгВ режиме измерен;исследуем,й СВЧ-четырехполСГик 7 Вззючдется в измерительный тракт. 1 ри изкереии В 1 с помощью микроЭ 11 22 производятСЯ тЕ жЕ ПЕРЕКгПОЧЕПИЯ, Гтс И ПРИ ПЕР- вой калибровке. /зре этом цдпр жепняи 1 на выход( синхроццсзо;етектора 15 н измерисля 13 1- НГ здениЯх с/здзон 1 х сгВигсВ ф 1 зовгдщят" пя 11 5 = О, 90 соотве гс 1 Ве:Го имеют нп г(12" 1 /зс / 1 " // "ГГ/Гс со з Я Н, (к = ,с(,кГ(к (р /л,я,// сн( К н е и ЧГГ,г ге 10 - разность дргумегт;з комп 1лекс 1 гх вс Гппн К Г, и1,1,г Б ( 11 , Гд Гплг." и чдстс1 сс 1 бочего пдпс 1:.(Гд Гэ" .(Т Г : ГГНр д 1 е тров , ВЧ - Ге тьр(з х.ос 11(с 11 пса В 1,1 в ровки.Величина 7 в дяпом случае представляет собп кс".шлексггый КОМГЬГциецт передачи тргктд, образоза.Ного основным каналом перпого пдправлеццогг огнетвителя 2, пергзым дмплитудцым молятс ром 3, Вторым плечом делителя 7, ВГс;рым дттецгвато;з м 9, основным Каг;ЗГОГ. ТРЕ ГЬЕг ПДНРДВЛЕ:НОГО С тВЕт.(Е ;1 фРСВЫХ ЭКВГГВДЛС.ГГТОВ ПОДДЮТСЯс НГ;р(ЭВГ 22 через интерГес 23 вбзпзк 16, где ОГ обрдждются,ЛГдлиз рабать измерителя В-пдра 5; Тров СБЧ-четырехполюсгикя показыВ;ГЕТ, ЧтО ВВЕгЕНИЕ В цЕГО ПЕРВОГО 3и втсрого О амплитудных модуляторов, первого 13 и второго 21 геперд, орсн, переГГОГГ(ителя 19 с 1 знльтроы20 и сицхроцп го детектора 15 позволяет сократить число состояний фязоврящ;1 теля 11 с четырех до днух, существенно упростГгь алгоритм обрабог;.и измерительных сГгнялов (нырджегце(3)1,11 З(ГЕ ТОГО ИСК:1 ЮЧЕНИЕ ИЗ Г МсГИгеНного Нгля состояний зЧз = ",сздезоврдс геля 11 позв .Гя. т пс пыСГГТЬ ТОЧНОСТЬ ЗЯ СЧЕТ ЗГСКЛКЧ.ЦИЯ 11(с р ГГГГгсто 1, обуслозленных неточной устяовкой фазоврящятеля 11 в эти сстояния.р и у л а изобретения1. Измеритель Б-параметров СВЧ-четсрсхгогнзсцк(1, ссдс ржащий последоваге,3 э сегинспГые СВЧ-генератор и ЗОпс .(Ь(Г пяправлецгый Ответвите: ь с -( ,.:11, М гп:.ОСтг, К ПЕРВОМУ ВЫХОДУ КО-.го, цодсчвченьГ последондт ЬноРъ и;Ггпецьнз пср 11 1;1 ттегюятсзр с э 1.к -ТРПЧЕСКИМ УПРЯВГГЕГГИЕГГ И ГтОРОй Направленный ответ.:итс.чь, а .; Второмувыхсу - второй аттецюатор с электри"че. КГм . Грднлеппем и трет й цяпранЛЕНя 11 ОТЕЗРТВГГГЕЛЬ ВИХОДЬГ ОСНОВНЫХкацапов Второго и третьего ндпранГЕН(Г,ГУ. ОтНЕтнптЕЛЕй ПРЕДПДЗПД П.НЫ ДЛЯ 40ГГО 1 сое 1 Неция исспедуемого ,ВЧ-четыРС ХгзгГГЮСГПКД, а В(ХОДЫ ОРН. (ТИРОГ. аНньг, Гд Отраженную Гзолну их В Г,ричьгхКацяц В ГГС,Г 1111 ЗЧС 1(: К СООтНЕГСтнуЮщИМГЗХО,с 11 ПЕРЕКЛЮЧДтЕЛЯ С ЭЛСКТГЗЧЕСКНМ45уравлс 1;ге 1, выход которого с длиненС ПЕРВЫМ ВХООн СУММДтОРЯ МОЩНОСтн,нторой вход сумегатора ьгГост 1 пэдсоедзцеп к выходу фдэонращятля ссзгектрчес(1 м управцеием, д 1,гхрдк гходу измерителя мощносгп, д такжеблок управгения, со( лггГецГЫс управЛяЮЦИМИ ВХС,1 д;11 СВГ ГЗНЕ 1 д тораПЕрного п Второго яттецюяторон с элект -рцс ЕСКНМ улрдВЛЕГПЕМ, ГГЕрк ГсГссятРГГЯ С55 э:ГРктр;чески 1 упр,гз.Генем и ф.(;онряЦсГТ .Л С ЭЛСктр 11 ГС(скць уГГЗНВ,1(.ПТСМСОСТВЕТСТЬгэ(ГГГ(г, О т Л И Ч Д Ю ,1 йс я тем, ч: О, с целью повью (Гпя Г ав1672384 тавитель М. КромиРед М.МоргенталКорректор С.Иекмар Т едактор Т,Иванова Заказ 46 Ь 5ВНИИПИ Государственно11303 ираж Подписноеомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 зводственно-нздательскнй комбинат "Патент", г.ужгор агарина,10 ности, выход ориентированного на падающую волну вторичного канала первого направленного ответвителя соединенс входом делителя мощности через введенный первый амплитудный модулятор,выход основного канала первого направленного ответвителя соединен свходом Фазовращателя с электрическимуправлением через введенный второйамплитудный модулятор, а также введены первый и второй генераторы низкойчастоты, выходы которых подсоединенысоответственно к управляющим входампервого и второго амплитудных модуляторов. 2. Измеритель по п.1, о т л ич а ю д и й с я тем, что измерительмощности выполнен в виде последовательно соединенных СВ 1-детекторов, 5вход которого является входом измерителя мощности, синхронного детектораи блока индикации, управляющий входкоторого соединен с блоком управления, введены последовательно соединенные перемножитель и фильтр низкойчастоты, соединенный с опорным входомсинхронного детектора, причем выходыпервого и второго генераторов низкойчастоты соединены соответственно спервым и вторым входами перемножителя.