Анализатор цепей

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения. Анализатор содержит генератор 1 СВЧ-сигнала, управляюще-вычислительный блок 2, синфазно-квадратурный преобразователь 3, тройники 4 и 5, измерительные головки 6 и 16, управляемые аттенюаторы 7, 8 и 9, блок 10 формирования измерительных сигналов, сумматор 11, исследуемый четырехполюсник 12, управляемые фазовращатели 13, 14 и 15. Уменьшение погрешностей измерения, вносимых рассогласованием в измерительном тракте, достигается за счет максимального приближения направленного ответвителя падающей волны, который используется в качестве тройника 4, к объекту измерения, в качестве которого используется исследуемый четырехполюсник 12. Размещение тройника 4 непосредственно на входе блока 10 и использование направленного ответвителя в качестве тройника 4 позволяет уменьшить погрешности рассогласования в 2 - 3 раза. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о о (л)

Ql 4

00 (21) 4671715/09 (22) 31.03.89 (46) 15.07.91. Бюл. N 26 (72) И.И.Чупров (53) 621.317.341(088.8) (56) ТИИЭ Р, т. 66, М 4, 1978, с. 24 .

Авторское свидетельство СССР

hh 1322199, кл. G 01 R 27/32, 1985. (54) АНАЛИЗАТОР ЦЕПЕЙ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — уменьшейие погрешности измерения. Анализатор содержит генератор 1 СВЧ-сигнала, управ- . ляюще-вычислительный блок 2, синфазноквадратурный преобразователь 3, тройники

4 и 5, измерительные головки 6 и 16, управ„,. Ы„„1663578 А1 ляемые аттенюаторы 7, 8 и 9, блок 10 формирования измерительных сигналов, сумматор 11, исследуемый четырехполюсник

12, управляемые фазовращатели 13, 14 и 15. Уменьшение погрешностей измерения, вносимых рассогласованием в измерительном тракте, достигается за счет максимального приближения направленного ответвителя падающей волны, который используется в качестве тройника 4, к объекту измерения, в качестве которого используется исследуемый четырехполюсник 12. Размещение тройника 4 непосредственно на входе блока

10 и использование направленного ответвителя в качестве тройника 4 позволяют уменьшить погрешности рассогласования в

2-3 раза. 3 ил.

1663578 что позволяет записать отношения напря- 55 жений Vx, Vv и V4 к Vn â следУющем виде:

 — "Е!+м1Х h,у Ез(х+Y ) )

6 — п,х n,Y+Я Хг t Y )

Й = = no(4 t Y ) (ф) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании многофункциональных измерителей параметров (коэффициентов отражения и передачи S-параметров, группового времени запаздывания, полных входных сопротивлений и проводимостей)

СВЧ-двух- и четы рехполюсников.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема анализатора цепей; на фиг,2 — то же, блок формирования измерительных сигналов; на фиг.З вЂ” то же, синфазно-квадратурного преобразователя

Анализатор цепей (фиг.1) содержит генератор 1 СВЧ-сигнала, управляюще-вычислительный блок (УВБ) 2, синфазно-квадратурный преобразователь (СКП) 3, первый 4 и второй 5 тройники, первую измерительную головку 6, первый 7, второй 8 и третий 9 управляемые аттенюаторы, блок 10 формирования измерительных сигналов, сумматор 11, исследуемый четырехполюсник 12, первый 13, второй 14 и третий 15 управляемые фазовращатели и вторую измерительную головку 16, Блок 10 (фиг.2) состоит из направленного ответвителя (НО) 17, согласованной нагрузки 18 и согласующего устройства 19.

СКП (фиг.3) включает первый тройник 20, НО

21, второй 22 и третий 23 тройники, измерительные головки 24-27 и согласованную нагрузку 28.

Анализатор цепей работает следующим образом.

Результат измерения параметра $ исследуемого четырехполюсника. 12 определяется иэ соотношения напряжений Vx, Vv и V4 к напряжению Vn, С помощью схемы автоматической регулировки мощности (APM) генератора 1 и соответствующего выбора параметров схемы анализатора цепей обеспечивается квадратичный режим работы измерительных головок 6 и 16. Поэтому принимается, что напряжения Ч, и V4 соответственно равны:

Vn=mo1Un I (1)

V4=no i U4 l (2) где mo u Ao — скалярные константы, учитывающие значение параметров измерительных головок 6 и 16.

Для упрощения записи отношений напРЯжений Чх, Vy, V4 к V, значение mo пРиНИМаЕтСя раВНЫМ 1 ПрИ Sly = U1/Un, I 1.2, 10

50 при Х = ВеЯа; Y =!тадж. (5)

Константы е1 — е4 ° m1 m2, п1, п2, пр определяются из калибровочных измерений. Процесс калибровки осуществляется автоматически по командам. подаваемым из УВБ 2. После нажатия кнопки "Калибровка" на передней панели УВБ 2 приводятся в исходное положение управляемые аттенюаторы 7 — 9 и управляемые фазовращатели 1315. В процессе работы анализатора цепей осуществляется только поочередное измерение сигналов Ul и Uz, Поэтому, когда измеряется сигнал U1. автоматически включается управляемый аттенюатор 9 для выключения сигнала Uz, а при измерении сигнала Uz автоматически включается управляемый аттенюатор 8 для выключения сигнала 01, При калибровке анализатора цепей может использоваться любой из сигналов (U1 или Uz). С этой целью управляемые фаэовращатели 13 и 14.установлены в оба измерительных канала. Предположим, что измеряется сигнал U1 (параметры Slk) т,е. управляемый аттенюатор 9 закрыт.

При таких условиях исходное положение заключается в том, что управляемые аттенюаторы 7 и 8 открываются, управляемые фаэовращатели 13 и 14 устанавливаются в положение р1 и на экран дисплея УВБ 2 выводится команда оператору "Включить" прямое сочленение измерительного тракта". т.е, обеспечить выполнение условия

Sil< = 1: Х = 1; У =. О. (6)

После выполнения оператором этой команды и повторного нажатия кнопки "Калибровка" по команде УВБ 2 выключается сигнал с помощью управляемого аттенюатора 8, тем самым имитируется условие

Sip = Х + IY = О. (7)

В память УВБ 2 записывается результат измерения

R1-=01: S1=n. (8)

Возвращается в исходное положение управляемый аттенюатор 8, и с помощью управляемого аттенюатора 7 выключается сигнал Оо. Тем самым обеспечиваются условия: (011 =1; 1Uol =0; Х + Y =1 (9) второго калибровочного измерения

82 =83 Sf =84; 02= по, (10) результат которого заносится в память УВБ

2. Найденные значения е1 — Q и г1„подставляются в формулы (3). В результате система квадратных уравнений (3) сводится к системе линейных уравнений относительно

Хи Y:

1663578 ((2 =((-(,- — о -,к+, ( (11) > = - - — -О -m х 22 Y а i 2

2 у где переменные R и S определяются из результатов дальнейших измерений R, S u

Далее включаются оба сигнала (((о и ((1), тем самым обеспечивается выполнение условия (6) и в память УВБ 2 заносится результат измерения

R 3= m1 )

S3=m2 (12) после чего с помощью управляемого фазовращателя 15 вносится фазовый сдвиг ро, приближенно. равный:

У" =Ю2 Pi (13) и производится четвертое калибровочное измерение. Результаты измерений

R 4 = miXo + п1Уо (l ( ()

S 4 = П12Хо + П2Yo заносится в память УВБ 2, где

Xo =po c0s po, Yp =po slA pp, р-измерение р, внесенное управляемым фазовращателем 15.

Затем с помощью управляемого фазовращателя 13 вносится второй фазовый сдвиг р<<, приближенно равный; тро Р2 (Р1 (",) и производится пятое калибровочное измерение.

Результат измерений

R 5=П11(ХяХо-УпУо)+П1(ХоУи+Хо Yo) (S 5=П12(ХПХо-УаУо)+П2(Хо YII+XIIУо) ( ((:) заносится в память УВБ 2, где

Х, =Р, cos P„; Y, =Р si(lP; (ф сомножитель перед ml и гп2 равен

РоРо сов {Po + Ро), а сомножитель пеРед п1 и П2 РавЕн РоРо З(„{Po +Р,), гДЕЄ— иэменениер, внесенное управляемым фазовращателем 13, После этого производятся перевод в исходное положение р1 управляемого фазовращателя 15 и шестое калибровочное измерение.

Результат измерения б = гп1Хи+П1Уо (S б = п12Х„+п2УП 1 (й) заносится в память УВБ 2.

Из системы уравнений (12), (14), (16) и (17) УВБ 2 находит значение констант mi.

m2, п1, п2, заносит их в память УВБ 2 и приводит в исходное положение управляемый фазовращатель 13. На этом процесс калибровки заканчивается.

В разрыв измерительного тракта блока

10 включается исследуемый четырехполюсник 12 и в память УВБ 2 заносится результат измерений

2И2 - n,S х I = (21) 40 и не представляет труда для реализации с помощью микропроцессорного УВБ 2.

Уменьшение погрешностей измерения анализатора цепей, вносимых рассогласо ванием в измерительном тракте анализато45 ра цепей, достигается за счет максимального приближения ответвителя падающей волны ((о, в качестве которого используется тройник 4, к обьекту измерения — исследуемому четырехполюснику 12.

50 Размещение тройника 4 непосредственно на входе блока 10 и использование в качестве этого тройника направленного ответвителя с КСВН первичного тракта не более 1,1 позволяют уменьшить погрешности рассог55 ласования в 2-3 раза.

Формула изобретения

Анализатор цепей. содержаьций последовательно соединенные генератор СВ4сигнала, первый и второй тройники и первую измерительную головку, первый упR ;(; = m1X (+п(У((, (п

S jk = (п2Хй (п2У(к (I 1,!

Из решения системы уравнений (19) находится измеряемый параметр

5 S,I -- Х,y 2- (У((. (20)

Уменьшение погрешностей калибровки анализатора цепей достигается за счет перехода от калибровки анализатора цепей по одному фазовращателю, модуль и фаза ко10 эффициента переда и которого заданы с погрешностью не менее +0,5 дБ по модулю и

+5 по фазе, к калибровке по двум фазовращателям, значения коэффициентов передачи которых не оказывают влияния на

15 результат калибровки анализатора цепей.

Введение измерительной головки 16 позволяет упростить алгоритм обработки данных путем сведения системы квадратных уравнений (3) относительно X u Y при под20 становке в них Q из (4) к системе линейных уравнений (8), (11), (12), (14), (16) и (18) в процессе калибровки и к системе (19) в процессе измерений.

Решение системы уравнений (3) относи25 тельно Х и Y с помощь(о ЧВБ 2 в прототипе возможно только методом последовательных приближений и занимает много времени. что не позволяет реализовать панорамный режим измерения в полосе ча30 стот в реальном масштабе времени.

Решение системы уравнений (11) относительно Х и Ув анализаторе цепей сводится к прямому вычислению Х и У по форл1улам:

1663578 равляемый аттенюатор, подсоединенный к первому входу синфазно-квадратурного преобразователя, второй и третий управляемые аттенюаторы, подсоединенные к входам сумматора, выход которого подключен 5 к второму входу синфазно-квадратурного преобразователя, блок формирования измерительных сигналов, вход которого подсоединен к выходу второго тройника, а выходы предназначены для подключения 10 исследуемого четырехполюсника, и управляюще-вычислительный блок, входы которого подсоединены к выходу первой измерительной головки и выходу синфазноквадратурного преобразователя, а выходы — 15 к управляющим входам первого, второго и третьего управляемых аттенюаторов и генератора СВЧ-сигнала, отличающийся тем. что, с целью уменьшения погрешности

20 измерения, в него введены первый управляемый фазовращатель, включенный между вторым выходом первого тройника и первым управляемым аттенюатором. второй управляемый фазовращатель, включенный между выходом сигнала падающей волны блока формирования измерительных сигналов и вторым управляемым аттенюатором, третий управляемый фазовращатель, включенный между выходом сигнала прошедшей волны блока формирования измерительных сигналов и третьим управляемым аттенюатором, сумматор выполнен в виде двойного волноводного тройника, к второму выходу которого подсоединена введенная вторая измерительная головка, причем управляющие,входы управляемых фазовращателей соединены с дополнительными - выходами управляюще-вычислительного блока, 16635 8

Составитель М. Кромин

Техред M.Ìîpãåíòàë

Корректор О. Кундрик

Редактор А. Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2265 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь тиям при ГКНТ СССР

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