Измеритель комплексного коэффициента отражения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК О 9) ЯО и) 193 Г 11 К 27/)б Е ИЗОБР ИСА Афон КОЭ строратехы, генера- ляризацион- двухполюс- оугольного диоиз ыть и с м х измерих встроен- и парамет- диотехни цеск ибор ости ов р од 6, щрой 1 Овления,выи, в шение т 5 выборки ор 16, бл тель 18,руктурнаяеля компения; авления. коэффицик 1 дискавлена с а измери нта страблока уп итель 21 ор 22, вто енсный пре лексног ержит б ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30.10.91. Бюл. У 40 (71) Севастопольский приборостроительный институт(72) В,В. Саламатин и И.Л. ин (53) 621.3 17.343 (088,8) (56) Бондаренко И.К , Дейнега Г.А., Маграчев З.В. Автоматизация измерений параметров СВЧ-трактов. - М.:Сов.радио, 1969, с. 19.Измеритель полных сопротивлений , РЗ. Техническое описание, с. 20, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО ФФИ ЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к радио- измерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах в енного контроля и диагностики па иетров вопноводных трактов радио Изобретение относмерительной техникепользовано в автоматтельных системах и иного контроля и диагров волноводных тракцеских систем.Цель изобретенияности измерения.На фиг. 1 предстэлектрицеская схемлексного коэффициена фиг.2 - то же,Измеритель компента отражения сод ницеских систем. Цель изобретенияповышение точности измерения, Принципработы измерителя основан на периодической коммутации в общий канал сигналов от двухщелевого поляризационногодатчика при помощи р.-п-диодов, установленных в щелях связи. Информа -ция о модуле и Фазе коэффициента отражения получается путем обрдботкитрех сигналов. Первый сигнал получается, когда открыта первая щель, авторая закрыта. Вторая - когда первая щель закрыта, а вторая - открыта. Третий сигнал формируется, когдаоткрыты обе щели (этот сигнал является калибровочным). Полезная информация накапливается в блоках выборкии хранения, а затем обрабатываетсяаналоговым путем. Переход на другуючастоту осуществляется по сигналус блока дискретной цастоты. 2 ил. строики частот двухщелевой по исследуемый отрезок 5 прям волновода, круглый волнов 7,8 связи, первый 9 и вто рп-диоды, блок 11 упра дискретную головку 12, пе рой и третий блоки 13 - 1 и хранения, первый суммат 17 вычитания, первый дели второй блок 19 вычитания,делитель 20, первый измер отношений, первый квадрат рой квадратор 23, арктанг(12) где К - коэффициент передачи первого измерителя 21.Сигнал Б подается на арктангенсЗО ный преобразователи 2, сигнал 0(,на выходе которого имеет вид где К=К К К - коэффициент пропорци(Ч 2ональности;К - коэффициент передачи,йблока 13-15 в предположении, что они идентичны.Первый сумматор 16 суммирует сигналы Б и Ц при этом напряжение Б,( Еена его выходе имеет вид(о 4 9 ) где К - коэффициент передачи арктан 4генсного преобразователя 2 ч,при условии К= 1.Сигнал 11 с выхода арктангенсного(опреобразователя 2 подается на индикатор 25 шкала которого калибруется 40 оР енепосредственно в значениях фазыкомплексного коэффициента отражения.Напряжение У подается также навход первого квадратора 22, сигнал 45на выходе которого имеет видЦ( = (2 КЕсозч= 4 К Е,./ сов (Х, (14) Цв -- Ц + Ц - 2 КЕс 1 о 1 Гв 1 17) Первый делитель 18 делит выходной сигнал (14 первого сумматора 16 пополам. Напряжение Б на его выходе имеет вид: цц - Ц 4: КЕ 1 оГ,оНапряжение У подается на второи вход первого блока 17, на первый вход которого подается напряжение У с выхода первого блока 13. При этом напряжение на выходе 11 первого блока 17 имеет вид 50 Напряжение Уо подается также навход второго квадратора 23, сигнална выходе которого имеет вид(9) 55 5 1688193ется на первый вход второго блока 19,( с Т на втррой вход которого подается3 )сигнал 4 с выхода первого сумматорагде К - коэффициент передачи квадра, При этом напряжение на выходе (1тичного детектора детекторной 5 второго блока 19 имеет видголовки 12,гБлоки 13-15 по сигналам с третье- = Б - (14 = 4 КЕГГХздпУХ (10)го, четвертого и .пятого выходов блок а 11 выбирают из вьеодного сигнала10Второй делитель 20 делит напряжедетекторной головки 12 11 соответст- ние У пополамвенно сигнал 11( (при включенной щегли 7 и выключенной щели 8); сигнал 118 == 2 КЕГ 1 ЫУ, ( )(при включенной щели 8 и выклюйи 8 З ) 15 Напряжение Б подается на входсигма на выходе змерителя 21 имеетналы имеют вид 20вид2 Йц 1 - КЕ 1+ Г+2)ГВ совЩД 14)Одновременно с этим напряжение0 с выхода третьего блока 15 пода Напряжение 0 и 0,2 подаются соот-,ветственно на первый и второй выходывторого сумматора 26, который суммирует эти сигналы. Тогда согласно (1 ч) и (15) сигнал Б,. на выходе сумматора имеет видЯи= е+ и, = к к,(вью++ со. ) = К Е,(, 6) 5 10 В блоке 27 осуществляется опорация извлечения квадратного корня из сигнала 119, Тогда напряжение 04, на выходе блока извлечения квадратного корня имеет вид и, = , - 2 кеГ (17) Напряжение 11 подается на вход делимого, а напряжение 04 - на вход 20 делителя второго измерителя 28, сигнал 1 З, на выходе которого согласно (7) и (17), учитывая, что К =- К х К К, имеет вид1 З 14К5 6 Ц 42 К КККГх 1 Тд2 К К К Е 1 +фЯ 1 +/Р где К - коэффициент передачи второмго измерителя 28 отношении.Таким образом, з выражении (18) отсутствуют коэФФициенты К, К, К и значение амплитуды падающей вопны Ег, т.е. полностью исключена зависииость результата измерения от коэффициента передачи щелей 7,8 блоков 13-15, а главное - от коэффициента передачи квадратичного детектора де текторной головки 12. Кроме того, исключена зависимость результата измерения от изменений уровня СВЧ мощности СВЧ генератора 1, Последнее особенно важно, так как позволяет 45 не применять в измерителях комплексного отражения систем автоматической регулировки мощности, что является существенным при построении систем встроенного контроля и диагностики, 50Напряжение 11 подается на индикатор 29, шкала которого калибруется непосредственно в значениях (-/Необходимо отметить, что в выражении (18) отсутствует линейная зави симость между напряжением У,и измеряемой величиной(Г(, поэтому при использовании прибора с линейной шкалой будет иметь место систематичес Иэ (19) видно, что при изменении( от 0 до 1 погрешность изменяется в, пределах от 0 до 504, При / Г( О, 2 (Кст 61, 5) погрешност ь составляет менее 6 Ф. Таким образом, линейной шкалой можно пользоваться лищь при малых (Г(, Для исключения этой погрешности следует пользоваться индикатором 29 с нелинейной шкалой, изготовленной в соответствии с (18) или проводить коррекцию результатов измерений. При использовании линейной шкалой полагаем(Г(-где Г 1 измеренный результат с при щмменением линейной шкалы,Решая последнее уравнение относительно истинного значения ( Г(, получим выражениег,( =(21) Использование (21) позволяет приприменении линейной шкалы получитьточный результат,Блок 11 может быть реализованразнообразными схемотехническимирешениями. Один из ваоиантов построения блока 11 приведен на Фиг.2. Блок11 состоит иэ следующих узлов: генератора 30 прямоугольных импульсов,двоичного счетчика 31, схемы 2 ИЛИ-НЕ32, схемы И 33 и четырех блоков 3437 Формирования уровня.Блок 11 функционирует следующимобразом.Сигнал с генератора 30 поступаетна счетный вход счетчика 3 1. С первого выхода счетчика 3 1 сигнал двоичного кода поступает на управляющийвход первого блока 13 и на первыйблок 34, который преобразует цифровой сигнал в аналоговое напряжение,необходимое для управления первымр-и-диодом 9, С второго выходасчетчика 3 1 сигнал двоичного кодапоступает на управляющий вход второкая погрешность, относительное значение которой определяется из (18)) 8 го блока 14 и на второй блок 35, который преобразует цифровой сигнал в аналоговое напряжение, необходимое для управления вторым ри-диодом 10. При наличии на первом и втором выходах счетчика 3 1 двух логических нулей схема 2 ИЛИ-ИЕ 32 вырабатывает сигнал, который поступает на управляющий вход третьего блока 15 и на третий и четвертый блоки 36 и 37, которые преобразуют цифровой сигнал в аналоговые напряжения, необходимые для управления первым и вторым р-идиодами 9 и 10.При наличии на первом и втором выходах двоичного счетчика 31 двух логических единиц схема И 33 вырабатывает сигнал "Сброс", обнуляющий счетчик 3 1. В выключенном состоянии блоки 34-37 должны находиться в высокоимпедансном состоянии.Таким образом, введение в измеритель новых блоков позволяет значительно упростить конструкцию (благодаря исключению сложной механической системы), автоматизировать процесс измерения, а главное - повысить точность измерения за счет исключения мультипликативной погрешности, обусловленной зависимостью результата измерения от коэффициента передачи щели связи, коэффициента передачи квадратичного детектора и уровня СВЧ мощности. Последнее особенно важно, так как позволяет не применять систему автоматической регулировки мощности. формула изобретенияИзмеритель комплексного коэффициента отражения, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, двухщелевой поляризационный датчик с отрезком прямоугольного водно- вода, на широкой стенке которого закреплен круглый волновод, связанный с ним двумя щелями связи, причем выход отрезка прямоугольного волновода является входом для подсоединения исследуемого двухполюсника СВЧ, детекторную головку, размещенную в круглом волноводе, индикатор модуля, индикатор фазы и блок управления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены блок дискретной перестройки 133частоты, три блока выборки и хранения, два р-п-диода, два сумматора, два блока вычитания, два делителя два измерителя отношений, два)квадратора, арктангенсный преобразователь и блок извлечения квадратногокорня, при этом первый и второйр-х-и-диоды располагаются соответственно в первой и второй щелях связидвухщелевого поляризационного датчика, выход детекторной головки соединен с входами первого, второго итретьего блоков выборки и хранения,управляющие входы которых соединенысоответственно с третьим, четвертым ипятым выходами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими вхо дами первого и второго р.-п-диодов,причем выход первого блока выборки ихранения соединен с первым входом первого сумматора и первым входом первого блока вычитания, выход второго 25 блока выборки и .хранения соединен свторым входом первого сумматора, авыход третьего блока выборки и хранения - с первым входом второго блокавычитания, выход первого сумматора З 0 соединен с первым входом второго измерителя отношений, входом гервогоделителя и вторым входом второго блока вычитания, выход первого делителя соединен с вторым входом первогоблока вычитания, выход которого соединен с первым входом первого измерителя отношений и входом первогоквадратора, выход второго блока вычитания соединен с входом второго 40делителя выход которого соединенУс вторым входом первого измерителяотношений и входом второго квадратора, при этом выход первого измерителя отношений через арктангенсный 45 преобразователь соединен с входоминдикатора фазы, выходы первого ивторого квадраторов соединены соот,- ветственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого 50 через блок извлечения квадратногокорня, соединен с вторым входом второго измерителя отношений, выход второго измерителя отношений соединенс входом индикатора модуля, а выходблока дискретной перестройки частоты соединен с синхронизирующим входомгенератора СВЧ.Составитель И. Кроминаковская Тежред А,Кравчук Ред ректор Н. Ревская о Тираж агарина, 191 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Уж Заказ 3707ВНИИПИ Государственн комитета по и Иосквд, Жь Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССР аушская наб., д. 4/5