Способ градуировки ослабителей (аттенюаторов) на сверхвысоких частотах (свч)

Авторы патента:

H01P1/22 - Волноводы; резонаторы, линии или другие устройства типа волноводов (работающие в оптическом диапазоне G02B; антенны H01Q; цепи, содержащие элементы с сосредоточенным полным сопротивлением H03H)

G01R27/28 - для измерения затухания, усиления, сдвига фаз или производных от них характеристик четырехполюсников, например двухканальных схем; для измерения переходных характеристик (в линиях передачи H04B 3/46)

Ж 104573

V,,ë:k с с 21а,71

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М. E. Герценштейн

СГ1ОСОБ ГРАДУИРОВКИ ОСЛАБИТЕЛЕЙ (ATTEH83ATOPOB) HA СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ (СВЧ) Заявлено 29 июля 1955 т. 3а М 2.1.551 -1535 15 в Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Сопеле Министров СССР

Известны следующие способы градуировки ослабителей па СВЧ.

1. Супергетеродиннь:"k, или спо соб замещения по промежуточной частоте, который требует наличи» сложпой аппаратуры и чувствителен к помехам вследствие большого усилен и я по п ром ежуточной частоте.

2. Способ, основанный на испол„зовании квадратичного участка характеристики детектора, терм истора или болометра (способ замещения по видеочастотс). Аппаратура проста, но необходима проверка вида характеристики чувствител.,Hor элемента и orðàêkk÷åí диапазоч измеряемых затуханий вЂ” »e более

20 вЂ”;30 дб одно% ступенью.

3. Способ, предполагающий использование измерительной линии, коротко замкнутой на одном конце («Способ стоячих волн»), имеет малую точность и пригоден лишь для измерения малых затуханий-до 10 дб одной ступенью.

4. Способ измерения полных сопротивлений основан на зависимости вели пины полного сопротивления устройства, состоящего из подвижного короткозамыкающего поршня и градуируемого ослабителя, от величины затухания последнего. Способ очень трудоемок, так как для измерення вели пшы полного сопротивления в каждой точке (при каждом значении затухания ослабителя) необходимо сделать 10 вЂ” 12 отсчетов по измерительной линии (при 10--12 положениях короткозамыкающего поршня) и построить круговую диаграмму. Кроме того, при измерении малых затуханий необходимо измерять большие коэффпциепты стоячих волн напряжения (КСВН) в линии, что возможно лишь" при знании вида характеристики детектора измерительной линии, а измерение больших затуханий связано с измерением КСВН, близких к еди нице, и при существующей точности измерительных линий сопряжено с большим и ошибками. Практически этим способом измеряют затухания до 13- !8 дб.

Предлагается вместо короткозлмыкающего поршня нагрузить градуируемый ослабитель специальным блоком отражения.

Принципиальная блок-схема установки показана на фиг. 1, где 1 генератор в режиме непрерывных колебаний; 2 вЂ” вЂ” измерительная линия;

8 вЂ” градуируемый ослабитель; 4вЂ” блок отражения; 5 вЂ” усилитель переменной составляющей.

¹ )0457(3

Блок отражения прсдстявля i с»бой элемент тракта, коэффпцгк и г отражения которого Г (1 ) порп»,;i;. чески меняется с частотой

Блок отражения может быть кяк механическим (движущийся штыр „ вращающаяся зубчатка), так и электрическим (с использованием газового разрядника, феррптя и т. п.) .

Тогда при использовании re;Icr>,.iтора, работающего в режиме немодулированных колебаний, в тракте будут распространяться следующп. волны.

1. Прямая пемодулировя.шяя во, ша, бегущая от гене(яторя к

ОЛОК1, О1 РЯЖСППЯ.

2. Отраженная немодулированная волна, амплитуда которой определяется всеми источнпкямп перв менных отражений и тракте и пс может быть опредслена тсорстпч >ски.

3. Отраженная модулированная волна, амплитуда которой зависит от переменной части коэффициента отражения блока отражений и от затухания градуируемого о лабит,вЂ” ля.

Переменную часть коэффициента отражения блока отражений можно представить в виде ряда: вЂ” > -Ф

1 =. Г, cosi?t+ „cos (22t+;„).. ()

Если между генератором и градуируемым ослабителем поместить измерительную линию, а к детектору линии подключить электроизмерительный прибор переменного тока, настроенный на частоту - и не реагирующий на частоты 2 ?, 3 ? и т. д., то амплитуда отраженной модулированной волны будет рав rn

4 1 ® где Q вЂ” коэффициент передачи ослабителя по напряжению, т. е. амплитуда этой волны зависит от затухания градуируемого ослябитсля, равного 101g (Q ) ..

Итак, переменная часть тока детектора измерительной линии обусловлена только волной

Однако детектор реагирует и волны 1 и 2, создающие постоя:i:л ю составляющую тока детектора, нерегистрируемого электропзмерптсльным прпооро I. Если потрсбоIièïü, чтобь1 коэффициент отражения блока отражений пе превьшгял

0,1, то амп>ипуда волны 3 буд".. даже прп нулевом затухании грядупрусмого ослабпте.1я r! n 20 дб меныпс ямп,: птуды «олпы 1.

Если провсстп янал»гшо с дете.,-»ром, работn!Diliii>r в качестве. смесителя г, !Ip.:,смппке СВЧ, то можно сч пать по волны 1 и 2 игргпот роль сигнал", 01 гетсродш а, во. I!я лл ИГраЕт р»ЛЬ Пр IНПМяСМОГО СПГ. ..:ля, а в результате преобразован выделяется <:пр»мс>куточняя час.»та» вЂ” --, т. с. детектор пзмсрпте..:вЂ” ной линии, регистрирующий интерфсренцпонную картину волн 1, 2 и с3, работает в ремами .пшейного преобразования (прп указанных выше соотношениях амплитуд волн 1 и >).

Ввиду наличия интерференцшi волн 1, 2 и 8 амплитуда переменной компоненты тока детектора завис:Iò от амплитуд волн 1, 2 и 3 и отсдви га фаз между ними, а следовательно, и от местоположения приемного устройства измерительной линии (зонда) .

Волны 2 и > идут в одном направлении и, следовательно, сдвиг фяз между ними постоянен и равен

Сдвиг фаз между волнами 1 и >

4-.х равен вЂ” вЂ”.вЂ” --,, I. где х --- поло>кение зонда линии;

) вЂ” длина волны в волноводе; ;" вЂ” начальная фаза.

Окончательная, переменная, компонента, регистрируемая электр»измерительным прибором, персключенным к детектору измерительной линии, имеет вид: г4-"х (,.) =:= "or;.:.t () - Г, )сов (- - р л -- - (l

+ о,cos р, cos "r, 1 где c, вЂ” полный (немодулируемый) коэффициент отражения тракта. (()пи/х "(к)///< ((!)! i! . 27 i

Перемещая зонд измерите. ыюй .(инии вдоль тракта, можно определить: дить Градуировку прп 1)е.пlчииах1 (х7 срсдис(от 2 вЂ” 5 микровольт до 25 миг! !!ILOëüò, что соот!!с)стыкует диапазо)IУ 113м(РО11ИЯ за Г1 к<11!и и в 3:- (1 (/б.

Очсви,/!нс, /

1 (x)//!ax 7 сопв1 Ж

Так как при градуировке ослабит(., Icll ()Оь1 1:!О (Г) рс дс. lяlот пх зсlт)вЂ”

Хеlнис ОТНОСИтс 1ь1!О I I FI×ß;Ih!!OI 0, 3II сiиис I:(,/Ièöènû co(!st нс тр(буется атух .Иис можс1 быть 01!рсдсле о по фурмуле: ((.):) срс (;!ес 1 ., об - 10/( (.е/ среднее 2

I,дс 1 : (-! среднее 1 -- показание электроизмерительного прибора при начальном затухании ослабителя; (/(х) сред(гес 2 вЂ” Я к же, при иЗм ср )1емом затухании ослябителя.

Попутно имеем формулу Zëÿ Опред(.ления фазы:

Х) вЂ”, Х

: r.//. где х! и х) вЂ” точки, в которых 1 а .,ряжения на зонде измерительной линии равны нулю.

Таким образом, предлагаемый . способ отличается от способа измерения полных сопротивлений применением блока отражений и, как следствие, применением генератора иемодулированных колебаний и электроизмерительного прибора, регистрирующего только переменную составляющую тока детектора измерительной линии.

В результате вместо трудоемкоГО измерения полного сопротивления достаточно измерить отношение двух напряжений V(x) среднее 1 и V () срепсс 2, кроме того, так кяк амплитуда волны 1 на детекторе II31(ic рительной линии легко может быть сделана равной вЂ” 250 милливольт, а электроизмерительный прибор может регистрировать напряжение в 2 вЂ” 5

)IIII(()0I OЛЬ I, T() в03)10ж!Ю про113во1(рсдмет из об р стен ия

1. Способ градуиропкп ослабителсй (F!" Ã 1IFoamp0!)) ня cÁО!)\Высоких I dcTo i 3õ с помощью ) ст(1новк11, (. Остоя!цей из гснерато,)!. СВЧ колсбя-! I!! li, змепитсльно(! .1И!Гии. содсржя)цсй детектор, град,!!1)ус!10ГО Осла()1!1(, !я, нагрузки и э/1сктро113 !ер.1Г(.ль11ОГО 11р!1б01)11, 110дк, !юч(:!!!ОГО 1; дстсктору изме )!1тс...ьнои,шнип. и использующей зависимость амплитудь. и фазы волны, Отраженной и нагрузки (а следовательно, и полно го сопротивления и 1грузки), Ог величины затухания градуирусмого ослабителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения затраты времени на производство измерений и расширения диапазона измеряемых величин затухания, применяется генератор нсмодулированиых колеоаний СВЧ в сочетании с электроизмерительным прибором, измеряющим только переменную компоненту тока детектора измерительной линии, в качестве нагрузки для градуируемого ослабител я применяется блок отражения вЂ” элемент тракта СВЧ, коэффициент отражения которого периодически изменяется, а вместо измерения полного сопротивления нагрузки находят путем перемещения зонда измерительной линии (с помощью вышеуказанного элсктроизмерительного прибора} максимальные и минимальныс значения переменной компоненты тока детектора линии при начальном и при измеряемом затухании градуируемого яттенюатора, затем определяют по найденным данным средние значения переменных компонент тока детектора для указанны- двух случаев и по IIIII)(;Ici(омло велич,пг)/ зятчхания.

2. Способ по и. 1, отличаюи и Й ся тем, что, с целью измерения полного затухания ослабителя (с учетом начального затухания) к установке с по:)!О!ць10 иаправ,;c!i№ 104573

Фиг. 1.

Фиг. 2. (лв. редактор И. В. Макаров.

Стандартгна, подп к пеи. 22/I вЂ” 1957 r. Объем 0,25 п. л. Тираж 1100 Цена 50 коп.

Типо: рафаи газеты «Курская правда», r. Курск, Ленина, 77. Зак. 905. ного ответвител я, р асположен лого между измерительной линией и градуируемым ослабителем, подключается дополнительное устройство, состоящее из второго блока отражения и ослабителя с точной шкалой, служащее для создания переменной компоненты тока детектора линии, равной по величине переменной компоненте, создаваемой основным блоком отражения при отсутствии в тракте градуируемого ослабителя (замене его отрезком тракта равной длины) и используемой в дальнейшем, при градуировке, в качестве начального значения переменной компоненты тока детектора (т, е. при пулевом значении затухания градуируемого ослабителя включает ся дополнительный блок отражения. а при измеряемой величине затухания дополнительный блок отражения выключается, а вклкьчается основной) .