Измеритель комплексных параметров свч-четырехполюсника

СОКЗ СОИ Н КИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ спуьлик 5 6018 27 САНИ льПАРАКА ааай ГОСУДАР СТВ Е ННОЕ ПАТ Е Н Т Н ОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Севастопольский приборострный институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1167537, кл. 6 01 В 27/28, 1985,Авторское свидетельство СССРМ 1433202, кл. 6 01 й 27/28, 1986.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИ Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использбвано для измерения комплексных параметров сверхвысококачественных четырехполюсников и двухполюсников.Цель изобретения - повышение точности измерения комплексных параметров сверхвысокочастотного устройства,На фиг. 1 приведена структурная схема электрическая измерителя комплексных параметров СВЧ-устройства; на фиг. 2 приведена структурная электрическая схема блока обработки и индикации, на фиг, 3 приведена блок-схема программы калибровки измерителя,Измеритель содержит соединенные последовательно СВЧ-генератор 1 и первый направленный ответвитель 2, второй направленный ответвитель 3, первый переключатель 4, первым входом подключенный к выходу второго канала второго направленного ответвителя, первую согласованную нагрузку 5, соединенную с первым вь 1 ходом переключателя 4, сумматор 6, подключенный первым входом ко второму выходу переключателя 4, фазовращатель 7, выходом соединенный со вторым входом сумматора(57) Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников и двухполюсников. Сущность изобретения, измеритель содержит СВЧ-генератор 1, направленные ответвители 2, 3, переключатели 4, 15, согласованные нагрузки 5, 16, сумматор 6, двоичный фазовращатель 7, блок обработки и индикации 8, вентиль 10, амплитудные модуляторы 11, 13, генераторы низкой частоты 12,.14. 3 ил,6, блок обработки и индикации, подключенный СВЧ входом к выходу сумматора 6, исследуемое устройство 9, выходом соединенное со вторым входом переключателя 4, вентиль 10, включенный между выходом основного канала первого и входом основного канала второго направленных ответвителей 2 и 3 соответственно, первый амплитудный модулятор 11, включенный между выходом основного канала второго направленного ответвителя 3 и входом исследуемого устройства 9, первый генератор низкой частоты 12, подключенный ко входу управления модулятора 11, второй амплитудный моду лятор 13, выходом соединенный со входом фазовращателя 7, второй генератор низкой частоты 14, подключенный ко входу управления модулятора 13, второй переключатель 15, первым входом соединенный с выходом вторичного канала ответвителя 2, вторую согласованную нагрузку 16, подключенную к первому выходу переключателя 15,Блок обработки индикации 8 содержит СВЧ квадратичный детектор 17, входом соединенный с аналоговым входом блока обработки и индикации 8, фильтры 18, 19, 20, настроеннье на частоты соответственно И 1,1809395 О 2.= КЛК 2 КМ 1 Ео2 2 2 О 1= КдК 1 К М 1 Ео 2,45 50 55 й, 01 + й, входами подключенные к выходу детектора 17, переключатель 21, сигнальными входами подключенный к выходам фильтров 18, 19, 20 соответственно, амплитудный низкочастотный детектор 22, входом соединенный с выходом переключателя 21, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23, входом подключенный к выходу детектора 22, блок сопряжения 24, микроЭВМ 25, блок индикации 26, 10Измеритель комплексных параметров СВЧ-устройства работает следующим образом.Режиму измерения предшествует пять этапов калибровки, Первые три этапа калибовки предназначены для измерения 311, 22. Четвертый и пятый этапы необходимы для измерения 321, 312.На первом этапе калибровки определяются сигналы, характеризующие модули ко эффициентов передачи канала (ответвитель 2, переключатель 15, модулятор 13, фазоврэщатель 7) при двух положениях фазовращателя 7, Для этого измерительный канал (ответвитель 2, вентиль 10, ответвитель 3; модулятор 11, исследуемый элемент 9, модулятор 11, ответвитель 3, переключатель 4) разрывается с помощью переключателя 4, микроЭВМ 25 устанавливает генератор 1 на наименьшую частоту рабочего диапазо на Гн, фазовращатель 7 в положении нулевого сдвига, а переключатель 21 в первое положение, С помощью генератора 1 модулятор 13 модулирует по амплитуде с частотой Я 1 проходящий через него СВЧ-сигнал. 35 Фильтр 18 выделяет сигнал с частотой Й 1, Детектор 22 детектирует этот сигнал, в результате на его выходе появляется напряже- ние где Кд - коэффициент преобразования детектора 17;К 1 - модуль коэффициента передачи опорного канала;К- результирующий коэффициент передачи фильтра 18, переключателя 21, детектора 22;Ео -амплитуда сигнала на выходе ответвителя 2;М 1 - коэффициент модуляции модулятора 13,По сигналу с микроЭВМ 25 АЦП 23 преобразует О 1 в цифровой эквивалент й 1, который через блок сопряжения 24 поступает в память микроЭВМ 25, По сигналу с микро- ЭВМ 25 фазовращатель 7 устанавливается в состояние 90 фазового сдвига и аналогично описанному выше, на выходе детектора22 появляется напряжение где К 2 - модуль коэффициента передачи опорного канала во втором положении фазовращателя 7,Сигнал О 2 преобразуется в цифровой эквивалент К 2 и запоминается, МикроЭВМ 25 определяет и запоминает также коэффициент у 1 = И 1/И 2. На других частотах указанные коэффициенты определяются аналогично,На втором этапе. калибровки определяется сигнал, характеризующий модуль коэффициента передачи измерительного канала, Для этого с помощью переключателя 4 восстанавливается измерительный канал, опорный канал с помощью переключателя 15 разрывается. К выходу модулятора 11 подключается короткозамыкатель. МикроЭВМ 25 устанавливает генератор 1 на частоту Г а переключатель 21 во второе положение. Сигнал с генератора 1 проходит нэ ответвитель 3, где разветвляется на две составляющие. Первая составляющая 1 пар из-за конечной направленности ответвителя 3 просачивается на первый вход сумма- . тора. 6, Вторая составляющая попадает на модулятор 11, где с помощью сигнала с частотой Я с генератора 12 модулируется по амплитуде, Отразившись от короткозамыкателя, СВЧ-сигнал снова модулируется по амплитуде в модуляторе 11, затем, попадает на ответвитель 3, где разветвляется на две части. Первая часть поглощается вентилем 10 и на ответвитель 2 не просачивается, другая составляющая проходит на четвертый вход сумматора 6, Фильтр 19 выделяет сигнал Оз с частотой Я. Оз= КдКз К М 2 Ео (1+ сов сР 1),2 2 2 2 К 4 Кзгде Кз - модуль коэффициента передачи измерительного канала;К 4 - модуль коэффициента передачи паразитного канала;Фр 1 - сдвиг фаз между полезным и паразитным каналами;М 2- коэффициент модуляции модулятора 11,Напряжение Оз преобразуется в АЦП 23 в цифровой эквивалент Йз и через блок сопряжения 24 этот цифровой код подается на блок индикации 26. Регулировкой положения короткозамыкателя оператор определя)2 = КдКЗ К М 2 Ео2 2 2 50 55 денной на рис, 3, микроЭВМ 25 реализуеталгоритмы ет максимальное и минимальное значениягаз, МикроЭВМ 25 реализует алгоритм На остальных частотах калибровка осуществляется аналогично.На третьем этапе калибровки оценивается неточность установки фаэовращателя 7, С помощью переключателя 15 восстанавливается опорный канал, МикроЭВМ 25 устанавливает переключатель 21 в третье положение, фазовращатель 7 в положение нулевого сдвига, а генератор 1 на частоту Гн, Фильтр 20 выделяет сигнал частотой Й + Я, поэтому на выходе детектора 22 появляется напряжение 04 = 2 КдК 1 КЗК М 1 М 2 Ео сов р 2,где р 2 - фазовь 1 й сдвиг, обусловленный неравенством длин электрических опорного и измерительного каналов.Сигнал 04 преобразуется в й 4 и запоминается. Далее микроЭ В М 25 сообщает фазовращателю 7 дополнительный фазовый сдвиг, равный Ьз= 5 - 7, В результате на выходе детектора 22 появляется напряже- ние 05 = 2 КдК 1 КЗК М 1 М 2 Ео соз(сф + Ь ) При этом ввиду малости Ьу К 1 практическине изменяется. Сигнал 05 преобразуется вй 5, микроЭВМ 25 реализует алгоритм и в соответствии с блок-программой (фиг,3) однозначно определяет значение р 2 и запоминает его.Аналогично, при сообщении 90 фазового сдвига фазовращателю 7 на выходе детектора 22 появляется напряжение 06 = 2 КдК 2 КзК,. М 1 М 2 Е, згп(р 2+ срз),где доз - сдвиг фазы из-за неточности установки фазовращателя 7 в состояние 90 сдвига.Сигнал Оо преобразуется в йь и фазовращателю 7 сообщается сдвиг Ь р, В резуль 30 35 40 45 тате на выходе детектора 22 появляется сигнал07 = 2 КдК 2 КЗК М 1 М 2 Ео зп(Рг +Щз+ ЛР),который преобразуется в М 7. МикроЭВМ 25 реализует алгоритмы и по блок-программе, аналогичной приведенной на фиг. 3, определяет значение 04 =р + уз. В итоге становится известен рз =р 4 - р 2, Значение рз запоминается. На других частотах измерителя р 2, Ъ определяются аналогично.На четвертом этапе калибровки вместо исследуемого устройства в измеритель включается отрезок волновода и определяется модуль коэффициента передачи измерительного канала (ответвитель 2, вентиль 10, ответвитель 3, модулятор 11, отрезок волновода, переключатель 4). При этом опорный канал с помощью переключателя 15 разрывается. МикроЭВМ 25 устанавливает генератор 1 на частоту Гн, а переключатель 21 во второе положение, Сигнал с генератора 1 проходит по измерительному каналу и модулируется по амплитуде в модуляторе 11. Сигнал на выходе детектора 22 имеет вид 08 = КдК 4 К М 2 Ео2 2 2где К 4 - модуль коэФфициента передачи измерительного канала.Напряжение 08 преобразуется в йз и запоминается, На других частотах Мв определяется аналогично.На пятом этапе калибровки с помощью переключателя 15 восстанавливается опорный канал и определяется фазовый сдвиг б 5, обусловленный неравенством электрических длин опорного и измерительного каналов, МикроЭВМ 25 устанавливает генератор 1 на частоту Ен, фазовращатель 7 в состояние нулевого фазового сдвига, а переключатель 21 в третье положение. Фильтр 20 выделяет сигнал с частотой И 1 + Я и на выходе детектор 22 появляется сигнал Од = 2 КдК 1 К 2 К М 1 М 2 Ео соя Р 5,2 который преобразуется в Йд и запоминается. Далее микроЭВМ 25 сообщает фазовращателю 7 дополнительный сдвиг Лр Навыходе детектора 22 появляется сигнал 010 = 2 КдК 1 К 4 К М 1 М 2 Ео созф 5+ Л)1 который преобразуется в 810. В соответствии с блок-программой, аналогичной приве1809395 10 20 тор и направленный ответвитель падающей волны, вторичный канал которого подключен к входу первого переключателя, второй переключатель, первый вход которого соединен с выходом вторичного канала направленного ответвителя отраженной волны, первый выход - с первой согласованной нагрузкой, второй выход - с первым входом сумматора, а второй вход является входом для подсоединения выхода исследуемого СВЧ-четырехполюсника, вторую согласованную нагрузку, соединенную. с первым выходом первого переключателя, двоичный фазовращатель, соединенный с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу блока обработки и индикации, при этом управляющие входы СВЧ-генератора и двоичного фазовращателя соединены с управляющими выходами блока обработки и индикации, о т л и ч а ю щ и й с. я тем, что, с целью повышения точности, введены первый амплитудный модулятор с генератором 5 первой низкой частоты, вход которого подсоединен к выходу первичного канала направленного ответвителя отраженной волны, а выход является выходом для подсоединения входа исследуемого СВЧ-четы рехполюсника, второй амплитудныймодулятор с генератором второй низкой частоты, включенный между вторым выходом первого переключателя и входом двоичного фазовращателя, а также вентиль, включен ный между выходом первичного канала направленного ответвителя падающей волны и входом направленного ответвителя отраженной волны.Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 1284 ВНИИП Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб.; 4/Б