Измеритель s-параметров свч-устройств

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции. Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвители 2 и 3, образцовую нагрузку 4, состоящую из переменного аттенюатора 5 и подвижного короткозамыкателя 6, со гласованные нагрузки 7 - 10, двухканаль- .ный согласованный детектор 1, индикатор Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах СВЧ-диапаэона. Целью изобретения является упрощение конструкции. На чертеже представлена схема измерителя S-параметров СВЧ-устройств. Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, первый и второй направленные ответвители 2, 3, образцовую нагрузку 4, состоящую из первого переменного аттенюатора 5 и подвижного короткозамыкателя 6, согла12 , переменные аттенюаторы 13 и 16 и исследуемое СВЧ-устройство: двухполюсник 14 или четырехполюсник 15. В измерителе осуществляется режим измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи четырехполюсника 15. Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии четырехполюсника 15. В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения используется двухполюсник 14. Этому режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо двухполюсника 14 подключается короткозамыкающая пластина. При определении модуля и фазы коэффициента передачи (отражения) четырехполюсника 15 (двухполюсника 14) эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4. Использование двухканального согласованного детектора 11 позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентичностью амплитудно-частотных х-к четырех детекторов , и упростить конструкцию. 1 ил. сованные нагрузки 7 - 10, двухканальный согласованный детектор 11, индикатор 12, второй переменный аттенюатор 13, исследуемое СВЧ-устройство 14 (двухполюсник) или 15 (четырехполюсник) и третий переменный аттенюатор 16. Измеритель S-параметров СВЧ-устройств работает следующим образом. В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи выход вторичного канала первого направленного ответвителя 2 нагружается согласованной нагрузкой. Исследуемый четырехполюсник 15 включается во вторичу Ё О ел ю ю о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 R 27/04

„ )й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4638774/09 (22) 18.01.89 (46) 30,06.91. Бюл. N 24 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) И,Л.Афонин, В,В.Саламатин и И.В.Кудрявченко (53) 621.317.041(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 800900, кл. G 01 R 27/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Nã 951181, кл. G 01 R 27/04, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ S-ПАРАМЕТРОВ СВЧУСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — упрощение конструкции. Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвители 2 и 3, образцовую нагрузку 4, состоящую иэ переменного аттенюатора 5 и подвижного короткоэамыкателя 6, согла со ва нные нагрузки 7 — 10. двухканальный согласованный детектор 1, индикатор

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах СВЧ-диапазона..

Целью изобретения является упрощение конструкции.

На чертеже представлена схема измерителя S-параметров СВЧ-устройств, Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, первый и второй направленные ответвители

2, 3, образцовую нагрузку 4. состоящую из первого переменного аттенюатора 5 и подвижного короткозамыкателя 6, согла„„ 4 „„1659903 А1

12, переменные аттенюаторы 13 и 16 и исследуемое СВЧ-устройство: двухполюсник

14 или четырехполюсник 15. В измерителе осуществляется режим измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи четырехполюсника 15. Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии четырехполюсника 15, В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения используется двухполюсник 14. Этому режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо двухполюсника 14 подключается короткозамыкающая пластина. При определении модуля и фазы коэффициента передачи (отражения) четырехполюсника 15 (двухполюсника 14) эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки

4. Использование двухканального согласованного детектора 11 позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентично- стью амплитудно-частотных х-к четырех детекторов, и упростить конструкцию. 1 ил. саванные нагрузки 7 — 10, двухканальный согласованный детектор 11, индикатор 12, второй переменный аттенюатор 13, исследуемое С ВЧ-устройство 14 (двухполюсник) или 15 (четырехполюсник) и третий переменный аттенюатор 16, Измеритель S-параметров СВЧ-устройств работает следующим образом.

В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи выход вторичного канала первого направленногого ответвителя 2 нагружается согласованной нагрузкой. Исследуемый четырехполюсник 15 включается во вторич1659903 ный канал второго направленного ответвителя 3.

Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии исследуемого четырехполк)сника 15.. Сигнал двухканального согласованного детектора

11 при калибровке равен

Едк1 =- Ег > 21 i21 1 okl 8 12 S 42+ Ег S 21 S 31 ! I !! I I ll А21 (1) где Ег — сигнал генератора 1; !! — элементы матрицы рассеяния пер. вого направленного ответвителя 2;

S 1i — элементы матрицы рассеяния втоИ рого направленного ответвителя 3;

i 1,2,3,4; )=1,2,3,4 — целыечисла;

Гок! — коэффициент отражения образцовой нагрузки в режиме калибровки;

Тдг — коэффициент передачи третьего переменного аттенюатора 16. Изменение положения подвижного короткозамыкателя

6, а также регулировка ослабления первого переменного аттенюатора 5 и третьего переменного аттенюатора 16 дает Едк1 = 0, которое фиксируется по нулевому значению .индикатора 12. Тогда выражение (1) при ну левом сигнале на двухканальном согласованном детектоое 11 имеет вид !! ° г! !! °

> 21 loki S 12 S 42 = -S 31 ТА2, (2) где гл щ Г .,, !?1/)д +л+- — ек ) где Фдк = тдк е 1 1А — комплексный коэффициент передачи первого переменного эттенюатора 5 в режиме калибровки; тдк — модуль коэффициента отражения первого переменного атгенюатора 5 в режиме калибровки; фд — фаза коэффициента отражения первого переменного аттенюатора 5 в режиме калибровки;

ila — текущая длина волны в волноводе;

LK — расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме калибровки;

Гкзк =Гкзке л+Лв к) — комплексный коэффициент отражения подвижного короткозамыкателя 6;

Гкзк 1 — модуль коэффициента отражения подвижного короткозамыкателя 6 в режиме калибровки.

В режиме измерения при подключении

СВ4-устройства 15 сигнал на согласованном двухканальном детекторе 11 будет равен

Ед1 = Ег S21 $21 ГТ$12 $42 + Ег S21 !! (11 I

° SI 31 4 21 Тдг, (3) где $"21 — коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 15;

Гт = тг дт Гкзг = где е ®д Хв )—

5 коэффициент отражения образцовой нагрузки 4 в режиме измерения;

zAz = zAz8 A — комплексный коэффициент передачи первого переменного аттенюатора 5 в режиме измерения;

Lz — расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме измерения.

При равенстве нулю сигнала на двухканальном согласованном детекторе 11 в режиме измерения имеет место тождество

$21 f х $12 $42 = $31 $"21 Тдг (4)

Из выражений (2) и (4) вытекает соотно х шение, позволяющее определить S 21

20 ° S 21 Z 12 42= >21 ok1 5 12S42

S"21, откуда

S21=$21å 1 2" = = е 7в(6 (5)

ZAZ где $21 = — „— — модуль комплексного коэфтАК фициента передачи исследуемого четырех30 полюсника 15;

961 =r;(и- !-к)

2Л (6) — фаза комплексного коэффициента передачи исследуемого четы рехполюсника 15.

35 Преобразование выражения для модуля коэффициента передачи дает о,1 Ак к 10

В,1Д (7)

40 1,, 1 где А1(д Б) = 10 Ig —; Ат (дб) = 10!9 @k А — показания первого переменного аттенюатора 5 в децибеллах в режиме калибровки и

45 измерения соответственно.

Таким образом, выражения (6). (7) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника t5, причем эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4, В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения ориентированный на падающую волну выход вторичного канала первого направленного ответвителя 2 нагружается исследуемым двухполюсником 14. Третий переменный аттенюатор 16 полностью введен, т.е. сигнал на двухканальный согласованный детектор 11 со стороны выхода

1659903

55 вторично)о канала второго направленного ответвителя 3 отсутствует.

Режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо исследуемого двухполюсника 14 к выходу второго переменного аттенюатора 13, присоединенному к ориентированному на падающую волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя 2, подключается короткозамыкающая пластина (не показана).

Сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11 при калибровке равен

° >! >ll > i ll /) г

Едк2 = Ег S 21 S 21 Iok2 S 12 S 42 + Er S31 ГКТА)Ы (8) где Iok2 — коэффициент отражения от образцовой нагрузки 4 при калибровке;

TA1 — коэффициент передачи второго пере))4енного аттенюатора 13;

Гк — коэффициент отражения короткозамыкающей пластины во вторичном канале первого направленного ответвителя 2.

Равенство Едк2 = 0 фиксиРУетсЯ по нУлевому показанию индикатора 12 путем регулировки первого переменного аттенюатора

5 и второго переменного аттенюатора 13, т.е. и п

S 21 S 21 I ok2 S )2 S 42 = > 3) I K )А) $43, (9)

В режиме измерения вместо короткозамыкающей пластины к выходу второго переменного аттенюатора 13 подключается исследуемый двухполюсник 14. В этом случае сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11,определяется как

Ед2 = г:г S 21 3 21 I ог > 12 > 42 + 4 r > 31 f х ) А) х

" $43. (10)

Г 4 где Г, =, Г е ")" — комплексный коэффициент отражения исследуемого двухполюсника 14

1 ог- коэффициент отражения образцовой нагрузки 4, при котором наблюдается

Ед2 = О, т.е. выполняется равенство

Ф

ll >I l

Гог S21 S 21 S 12 $42 =--S 31 Гх ТА) -> 43 (11)

Из выражений (9) и (11) вытекает соотношение, позволяющее определить Г„

I > » >

Sll Г $ц Sl $3)SJ)Fok2$)2$42 Г

$21 $21 Гог $12 $42 Гх, откуда

> i > Г, >2л — r + „

Г =(Г»/Гма) ° Гк = " е)лв о»2

40 гДе Г =- Гог/Го,2 моДУль коэффиЦиента отражения исследуемого двухполюсника 14;

P = (Lor — Lok) + (13) — фаза коэффициента отражения исследуЕмого двухполюсника 14;

Lo, — расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме измерения;

L«2 — расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме калибровки, Окончательно выражение для определения модуля коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14 имеет вид

0,1ЯоК2

10 гДе Аок2; Aor- показаниЯ пеРвого пеРеменного аттенюатора 5 в децибеллах в режимах калибровки и измерения соответственно.

Таким образом, выражения (13) и (14) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14, причем эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4.

Применение двухканального согласованного детектора 11 в измерителе S-параметров СВЧ-устройств позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентичностью амплитудно-частотных характеристик четырех детекторов, применяемых в прототипе. и упростить конструкцию.

Формула изобретения

Измеритель S-параметров СВЧ-устройств, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, первый и второй направленные ответвители, первый переменный аттенюатор и подвижный короткозамыкатель, второй переменный аттенюатор, соединенный с ориентированным на падающую волну выходом вторичного канала первого направленного ответвителя, третий переменный аттенюатор, выход которого предназначен для подключений выхода исследуемого четырехполюсника, и индикатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции, выход третьего переменного аттенюатора соединен с первым входом введенного двухканального согласованного детектора, второй вход которого подсоединен к ориентированному на отраженную

1659903

Составитель M.Кромин

Техред М,Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Т.Орловская

Заказ 1842 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя, а выход — к входу индикатора, к выходу второго переменного аттен юатора подключена согласова нная нагрузка, а выход вторичного канала второго направленного ответвителя предназначен для подключения входа исследуемого четырехполюсника.