Устройство для измерения комплексных коэффициентов отражения свч-двухполюсников

 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерений. Устр-во содержит двухканальный СВЧ-гснератор 1, восьмиполюсник 3. исследуемый СВЧ-двухполюсник 4, измерители мощности 12,24, 6, делитель мощности 10, сумматоры 11, 23. Для достижения цели введены перек тючатели 2, 7, направленные ответвители 5, 17, 20, вентиль 8, делители мощности 9, 13,19, 22, сумматоры 25, 14, измерители мощности 26, 15, 18, 21 и квадратурны мост 16. Делители мощности выполнены с синфазными первыми выходами и противофазными вторыми выходами, а сумматорьи выноль1ены с синфазными первыми входами и противофазными вторыми входами. При измерениях в щироком диа 1азоне частот необходимо приблизительно выравнять электрические длины линий связи выходов делителей мощности и выходов сумматоров. 1 и.ч. (f С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 01 R 27, 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ЗСЕСОМЦЧ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :..

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ щд

ОУа(л (21) 4140462/24-09 (22) 23.07.86 (46) 07.07.88. Бюл.. № 25 (71) Горьковский политехнический институт им. А. A. Жданова (72) А. Н. Зайцев, В. Б. Куликов и С. В. Логанов (53) 621.317.341.3 (088.8) (56) Абубакиров О. А., Гудков К. Г., Нечаев Э. В. Измерение параметров радиотехнических цепей. — М.: Радио и связь, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1282019, кл. G 01 R 27/06, !984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ СВЧ-ДВУХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике СВЧ. Цель изобретения — повышение

„„SU„„1408385 А 1 точности и сокращение времени измерений.

Устр-во содержит двухканальный СВЧ-генератор 1, восьмиполюсник 3, исследуемый

СВЧ-двухполюсник 4, измерители MQUl,íîñòè !

2, 24, 6, делитель мощности )О, сумматоры

11, 23. Для достижения цели введены переключатели 2, 7, направленные ответвители

5, )7, 20, вентиль 8, делители мощности 9, l3, 19, 22, сумматоры 25, 4, измерители мощности 26, ) 5, 18, 21 и квадратурный мост 16.

Делители мощности выполнены с синфазными первыми выходами и противофазными вторыми выходами, а сумматоры выполнены с синфазными первыми входамн и противофазными вторыми входами. При измереНННх в широком диапазоне частот необходимо приблизительно выравнять злсктрпческие длины линий связи выходов делителей могцности и выко10B сумматоров. 1 ил.

1 (1

Изобретение относится к радиотехнике

СВЧ, в частности к измерениям на СВЧ, и может ис(юльзоваться для измерения комплексного коэффициента отражения элементов и устройств СВЧ.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение времени измерений.

На чертеже приведена электрическая

1 структурная схема устройства для измерения комплексных коэффициентов отражения

СВ Ч-двух пол юсни кон.

Устройство содержит последовательно соединенные двухканальный СВЧ-генератор

1, первый переключатель 2 и Bîñüìèïîëþñник 3, первый выход которого является выходоvl для подключения исследуемого СВЧдвухполюсника 4, второй выход СВЧ-генератора 1 нагружен на (юследовательно соединенныс первый направленный отнетвитель

5, вторичный тракт которого нагружен ни третий измеритель 6 мощности, второй переключатель 7, вентиль 8, второй делитель 9 мощности, первый делитель 0 мощности, !. первый сумматор 1! и первый измеритель 12 мощности, второй выход второго делителя 9 на гружен на последовател ьно соединенные третий делитель 13 мо(цности, четвертый

1 сумматор 14 и пятый измеритель 15 мощ1НОСтн. (Второй ныxot(восьмиполюсника 3, явл)I)oföèéñÿ выxoäoxi llадаюшей волны, соединен с первым входом квадритурного мости

16, и третий выход носьмипол)О(ник 1, 3, ян t,,, I 5I IO I I f I I I(C 5I ВЫХОДОМ О т Р И Ж Е l I f l () 11 В ОЛ Н Ы, () (>I;IIIII(с вторым входом моста 16. 11ерный !

Bl>Ixo. (чоста 16 нагружен на последонатель1(ц) соеди цен ные второ и направленный о гнез1витель 17, вторичный тракт которого нагру,жеll на п)естой измеритель 18 моп(ности и, четвертый делитель 19 мощности. Второй выход моста 16 нагружен на последователь-! но соединенные третий направленный Отнетнитель 20, вторичный тракт которого нагружен на седьмой измеритель 21 мощности, и пятый делитель 22 мощности.

Второй выход делителя 10 нагружен на последовательно соединенные второй сумчатор 23 и второй измеритель 24 .Мощности.

Второй выход делителя 13 нагружен на Iloследовательно соединенные третий сумм итор 25 и четвертый измеритель 26 мощности.

Второй выход делителя 19 соединен с вторым входом сумматора 25, а второй выход делителя 22 с вторым входом сучматора 14.

Второй выход делителя 9 соединен с входом дел и тел я 13.

Устройство работает следующим обризом.

Сигнал СВЧ-генератора с еi () Ilt I)B()l выхода через переключатель 2 и Bool>xi)Ill»люсник 3 поступает HH (зход иссле (уечог»

Р,(k Р, — k«P„— (k<

63)

- (1-. o k (408385

)) зС, =)(з)Р1, oos((1)1 — () з) =0,5(P,ç — (зоРо — kg)P() )С

)((1<но!(з1РоР1) ?- > 5 ((ри известном д()з, kñ,.Р, Р ) . cos (>Р, — &,) сон йЧ)

Р,, Р ) (12, s i и, (!> (3) 5 I0

2О

2

СВЧ-двухполк)спика 4. С второго выхода сигнал поступает в опорный канал, причем часть мощности опорного сигнала, ответнленная ответвителем 5, поступает в измеритель 6. Опорный канал образуют каскадflo подключенные к вь)ходу ответвителя 5 переключатель 7, вентиль 8, первый делитель 9, к выходам которого подключены делители 10 и 13. С помощью восьмиполюсника

3 ответвляется часть энергии падающей и

Отра?кенной волн, причем ответвленные колебания замешиваются мостом 16. Образованные на ныходе моста 16 две линейные комбинации падаю(цей и отраженной волн через отнетвители !7 и 20 поступают на нходы делителей 19 и 22. Измерители 18 и

21 показывак)т часть мощности колебаний на выходе моста 16. Их показания Р, и Р .

Колебания с выходов делителей 19 и 22

)юпарно суммируются с выходными колебаниями делителей 3 и 10 с помощью сумматоров !1, 25, 23 и !4.

Принимая фазу сигнала в референсной плоскости измерителя мощности за нулевую, колебание на датчике измерителя 12 можно представить в виде как суперпозицию опор)юго сигнала ()з=ехР() 8 ) и исследУемого сигнала С,exp(j (I>, ), который является первой линейной комбинацией падающей и отраженной волн. Показание измерителя 12

Р = 1)) (() +C, +2(.,+os(y,— e )).

Здесь )((— коэффициент преобразования изчернтсля 12.

С учетом показаний измерителей 6 и 18

Рз = 1 зо Ро + ) з Р, + 2 ((з. 1, Р. Р, )

cos(y g,), где k, è k,„— неизвестные коэффициенты связи.

Соответственно показание измерителя 26

P = k () Ро +)(„Р +2(k k (P Р, ) (os((1),— аз+ д" з ) (2) где 6(1щ разность между сдвигом фаз сигналон на входах сумматора 11 и сдвигом фаз сигналов на входах сумматора 25.

Схема соединений выходов делителей !

3, 10, 19 и 22 и входов сумматоров 11, 25, 23 и 14 обеспечивает значение 6Ч(в окрестности 90 . Недопустимыми являются значения й(1 sq =0+180, поэтому при измерениях н широком диапазоне частот необходимо приблизительно выравнять электрические длины линий связи выходов делителей мощности и входов сумматоров.

В соответствии с (1) по показаниям трех измерителей 6, 18 и 12 определяются величины

1408385

P(, koo Po kg2 Р2 2 ((сьа k»2 Ро Р ) сов ((<2 (Эь) совЬ%ь

2 (k kû Po Pz )

Аналогично для второй пары измерителей 24 и 15 их показания Р и Рь в сочетании с показаниями измерителей 6 и 21 Р, и

Р позволяют найти где С,, <е, — амплитуда и фаза второй линейной комбинации на измерителе 24, Ь ((5— разность сдвига фаз колебаний на входах сумматора 23 и сдвига фаз колебаний на входах сум м а тор а 14.

Соотношения (3) — (5) дают ком плексные амплитуды эквивалентных колебаний

Х!=1»зС!cos((pi — Г)2) +j)(з(-!sin ((pi — (4)=

=Pl„CIe sCOS((Pt+jSin(PI), Х2=p(SC2cos((p2 — ()5)+ j )ь>C2sin((p2 — (4)=

= )ь5С2е +(cos(p2+ sin(p2) прямо пропоГ«циональных линейным комбина циям С и С2, следовательно, справедливы соотношения

Х = а à + j) i Ib!,,;

2 — R 2<32+ «-<2|3 . откуда искомый коэффициент отражения Г (- <. Ха- Ъ (6)

1-Х 3 з где j,, j, s — константы калибровки, определяемые известными методами по трем образцовым мерам, Х„=Х,/Х2.

В задачу калибровки входит также определение е коэффициентов 1»3,, 1»,, k„, k„, 1»„, ksz keo ), . Четыре из них определяются при отключенном с помощью переключателя 2 из 4åðèòåëьном канале.

= — Р" —; =Р-;) = — ; = — Р-, зо P AD P 50 P 60 Р о О о < где Р, — Р— показания измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном измерительном канале, Р— показание измерителя 6.

Остальные коэффициенты определяются при отключенном с помощью переключателя

7 опорном канале.

k =Р k = " — k =Р k =Р

3» Р °

< ъ Ъ где р, Р», Р 2, Є— показания измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном опорном канале, Р, и P — показания измерителей 18 и 19.

В случае, если фазовые сдвиги Ь ), и

ЬЧ известны приближенно, однако с погрешностью не хуже (15 — 20), их точные значения определяются при калибровке фаз.

Процедура калибровки фаз заключается в следующем.

Измеряются мощности P, — P, и по формулам (3) и (5) определяются cos(»t — 6,) ов (<Ег — 8s) = 0,5 (Р2 — k soР, — k P ) с х(; k P P -

c0s(Q — 8g — Ь((), что при наличии опенки ьчм 1103В0.1ÿåò однозначно найти точ«!Ос з!«ачение d +>< . Аналогичное (2) соотношение позволЯет tto Po измеРителЯ 15 мощности определить точное значсннс Л ", Формула иаоб р етен ия

Устройство для измерения комllлсксныi коэффициентов отражения СВЧ-двухнолюсников, содсрж»щсс двухкан»льный СВЧгенератор, восьмнполюсник, первый I3h13() 1 которого является Bhlxo, t(tì для подключения исследуемого СВЧ-дву. Нолюсника, нсрный делитель мощности. к первому и второму выходач которого II(3,1cîc,1èíåitû соотвстствсч|но последовательно сосднненныс первый суч матор и первый измеритель мо!цносгн и второй сумматор и второй измеритель 3IO! ttt(tc1 it отли<»а!ошееся тем, что, с цслью !toit»i!tie!I!I»

ТОЧ НОСТИ И СОКР;11110 НИ Г! ВР(! СНН I!3Ì Ñ)3((HII fl, в него введены первый переключатель, включенный между первым выходом двухка!»ального СВЧ-генератора и входоч восьмннолюсника, посл(лов»тельно соеднненныс !ц рвый направленный отвствитель, второй переключатель, вентиль и второй делитель мощности, вхо1 основного тракта нерво!.О»нь«правленного ответвитсля сос IIII«(. с вторыч выходом двухканалы»ого СВЧ-гснср» гор», третий измеритель монн|ости, вход которы«о соединен с выходом вторичного тр»кт» первого направленного отвствнтсля, первый выход второго делителя мощности сос.i!Ill(. ll c

Входом Г1еP Bol o д(..1 нт(. 121 3!OIIt It()CTII, Tpcòlt It делитель мощности, Bx(tl которого сосди lcll

С ВтОрЫМ ВЫХОДОЧ ВтОрОГО 1СЛНть.!я МО|цности, последовательно сосдннснные трстllll

cóììàòîð и четвертый нзчсритсль моник|стн, квадратурный мост. первый вход которого соединен с вторыч выхо21оч Bochsl lilloлк|сника, являюгцимся выходоч на1»IO!licit волI»hI, а второй вход -- с третьим выхо 103! восьмиполюсника, явля«ощичся выходоч OI раженной волны, последов»тельно сосдн|«(il. ные второй направленный ответвит«ль, вх(| которого соединен с первым вы (|доч кв !.lратурного мосты, и «етвсргый д(литсль»o«tНОСТИ. ПОСЛ(ДОБ;1 1(.,1Ь НО (.0(,l l i (. Ii t I hi(ТР|. 1 | I! направленный отвствнтс.! :, l к(«Г .1! соединен с вторыч нь i: <«|2 Г!ч| 23, 1408385 (. оставите,>l) В. (ониароа

Редактор Е. Паин 1скред И. (3ер(с Корректор М. Максиз(ишинеи

Заказ 3308/49 Тирана 772 Подписное

ВНИИР1И Г<>су((<р(гн< fttl()l к(>читста (С(Р Il(>тедати изобрст lilt(I и ()Iкрытий

11:3П:1;>, М<>сhtt;t, Ж 35, Раушскан наб., д. 4 3 ((пои <Полста(litt()-ll() lilt р<)(риис си(>е tt ()(. :tt< f)lf)IT)t(. . Г. ) як Город, сд. ((роектнан. 4 моста, и пятый делитель мощности, последовательно соединенные четвертый сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом третьего делителя мощности, а второй вход соединен с вторым выходом пятого делителя мощности, и пятый измеритель мощности, шестой измеритель мощности, подключенный к выходу вторичного тракта второго направленного ответвителя, седьмой измеритель мощности, подключенный к выходу вторичного тракта третьего направленного ответвителя, второй вход первого сумматора соединен с первым выходом четвертого делителя мощности, второй вход второго сумматора соединен с первым выходом пятого делителя мощности, первый вход третьего сумматора соединен с вторым выходом третьего делителя мощности, второй вход третьего сумматора соединен с вторым выходом четвертого делителя мощности, причем делители мощности выполнены с синфазными первыми выходами и противофазными вторыми выходами, а сумматоры выполнены с синфазными первыми входами и противофазными вторыми входами.