CZ2010392A3 - Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku - Google Patents
Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2010392A3 CZ2010392A3 CZ20100392A CZ2010392A CZ2010392A3 CZ 2010392 A3 CZ2010392 A3 CZ 2010392A3 CZ 20100392 A CZ20100392 A CZ 20100392A CZ 2010392 A CZ2010392 A CZ 2010392A CZ 2010392 A3 CZ2010392 A3 CZ 2010392A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- gate
- output
- input
- port
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Mericí systém obsahuje vektorový analyzátor (5) obvodu, který má prepínatelnou první a druhou budicí bránu (1,4) pro pripojení pasivní cásti mericího systému. Pasivní cást je tvorena vstupním ctyrbranem (100), jehož první vstupní brána (21, 31) je pripojena k první budicí bráne (1) a druhá vstupní brána (20, 30) ke druhé budicí bráne (4). Jeho první výstupní brána (23, 33) je propojena s první výstupní bránou (11) referencního trojbranu (6), k jehož vstupní bráne (10) je pripojena referencní impedance (8). Druhá výstupní brána (22, 32) vstupního ctyrbranu (100) je propojena s první výstupní bránou (14) mericího trojbranu (7), k jehož vstupní bráne (13) je pripojena merená impedance (9). Druhá výstupní brána (12) referencního trojbranu (6) je pripojena k první vstupní bráne (27, 37) výstupního ctyrbranu (200) a druhá výstupní brána (15) mericího trojbranu (7) je pripojena ke druhé vstupní (24, 34) bráne výstupního ctyrbranu (200). První výstupní brána (26, 36) výstupního ctyrbranu (200) je pripojena k první prijímací bráne (2) vektorového analyzátoru (5) obvodu, a jeho druhá výstupní brána (25, 35) je pripojena ke druhé prijímací bráne (3) vektorového analyzátoru (5) obvodu. Mezi první vstupní bránou (21, 31) a druhou vstupní bránou (20, 30) a mezi první výstupní bránou (23, 33) a druhou výstupní bránou (22, 32) vstupního ctyrbranu (100) a mezi první vstupní bránou (27, 37) a druhou vstupní bránou (24, 34) a mezi první výstupní bránou (26, 36) a druhou výstupní bránou (25, 35) výstupního ctyrbranu (200) je izolace.
Description
Předkládané řešení se týká nového zapojeni měřicího systému pro měření impedancí mikrovlnných obvodových prvků, především pak extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků.
Dosavadní stav techniky
K měření impedancí obvodových prvků v mikrovlnné oblasti frekvenčního spektra se používají vektorové analyzátory obvodů, které měří koeficient odrazu měřeného prvku vzhledem k referenční impedanci vektorového analyzátoru, která bývá zpravidla 50 Ω. Koeficient odrazu je dán poměrem dopadající a odražené napěťové vlny a je dán vztahem kde Zx je hodnota měřené impedance a Zo je hodnota referenční impedance vektorového analyzátoru obvodů. Při měření se naopak ze změřeného koeficientu odrazu Γχ výpočtem podle vztahu + Γ
Z. = Zo (2) získá hodnota měřené impedance. Pro hodnoty impedancí, které jsou blízké hodnotě referenční impedance, poskytuje tato metoda dobré rozlišení hodnot impedance, nicméně pro impedance, které jsou značně menši nebo značně větší než je hodnota referenční impedance se velikost koeficientu odrazu Γχ blíží jedné a vzhledem ke vztahu (2) se i velmi malá změna hodnoty koeficientu odrazu, způsobená například vlivem neurčitosti měřeni, projeví velikou relativní změnu vypočtené hodnoty impedance. To také znamená, že i relativně velká změna impedance vyvolá jen těžko rozlišitelnou změnu v měřeném koeficientu odrazu.
Z uvedeného vyplývá, že pomocí dosud známých vektorových analyzátorů obvodů s referenční impedancí 50 Ω lze relativné přesně měřit pouze impedance v rozmezí zhruba od 0,1 Ω do 10 kΩ. S ohledem na rychle se rozvíjející technologie výroby mikrovlnných komponent založených na uhlíkových nanotrubicích, jejichž impedance se pohybují zhruba od desítek do stovek ΚΩ, jsou současné vektorové analyzátory k měření hodnot takovýchto impedanci nepoužitelné.
Naproti tomu tzv. impedanční analyzátory určují impedanci z podílu napětí na měřeném prvku a proudu jím protékajícím. Tato metoda umožňuje měřit impedance ve větším rozsahu hodnot než je tomu u vektorových analyzátorů obvodů. Ke změřeni proudu tekoucího měřeným prvkem se používají vysokofrekvenční transformátory, které ale omezují maximální horní mez frekvenčního pásma použitelnosti této metody na zhruba 3 GHz.
Jsou známy metody pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků, které využívají sčítání nebo odčítání referenčního koeficientu odrazu od koeficientu odrazu měřeného prvku a zesilování tohoto rozdílového signálu pro zvýšení citlivosti výsledné měřené veličiny na změny měřené impedance. Stejně jako v případě měření koeficientu odrazu měřeného prvku ale i u těchto metod představuje přepočet hodnot měřené veličiny na hodnoty impedance měřeného prvku konformní zobrazení, což opět vede ke snižování citlivosti měřené veličiny na změny měřené impedance pro velmi velké nebo velmi malé hodnoty impedancí.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje měřicí systém pro měření extrémních impedanci mikrovlnných obvodových prvků, který obsahuje vektorový analyzátor obvodů a pasivní část pro připojení referenční a měřené impedance. Podstatou nového řešení je, že vektorový analyzátor obvodů má dvě přepínatelné budicí brány, a to první a druhou budicí bránu pro připojení pasivní části měřicího systému. V případě konfigurace pro měření jak extrémně velkých, tak i extrémně malých impedancí při neměnném zapojeni systému je pasivní část tvořena na svém vstupu vstupním čtyřbranem, jehož první vstupní brána je připojena k první budicí bráně a druhá vstupní brána je připojena ke druhé budicí bráně. Jeho první výstupní brána je zde propojena s první výstupní bránou referenčního trojbranu. K vstupní bráně referenčního trojbranu je připojena referenční impedance. Druhá výstupní brána vstupního čtyřbranu je propojena s první výstupní bránou měřicího trojbranu, k jehož vstupní bráně je připojena měřená impedance. Druhá výstupní brána referenčního trojbranu je připojena k první vstupní bráně výstupního čtyřbranu, analogického se vstupním čtyřbranem. Druhá výstupní brána měřicího trojbranu je pak připojena ke druhé vstupní bráně výstupního čtyřbranu. První výstupní brána výstupního čtyřbranu je připojena k první přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů. Druhá výstupní brána výstupního čtyřbranu je připojena ke druhé přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů. Současně je mezi první a druhou vstupní bránou a mezi první a druhou výstupní bránou vstupního čtyřbranu a mezi první a druhou vstupní bránou a mezi první a druhou výstupní bránou výstupního čtyřbranu izolace.
V jednom možném provedení je vstupní čtyřbran tvořen vstupním 180stupňovým hybridním členem a výstupní čtyřbran je tvořen výstupním 180stupňovým hybridním členem.
im
V jiném provedení je vstupní čtyřbran tvořen vstupním 90[s členem a výstupní čtyřbran je tvořen výstupním 90stupňovým hybridním členem.
Ve všech těchto případech může být první výstupní brána výstupního čtyřbranu k první přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů připojena přes první zesilovač se ziskem Gi > 1 a/nebo druhá výstupní brána výstupního čtyřbranu může být připojena ke druhé přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů přes druhý zesilovač se ziskem G2> 1.
Referenční trojbran a/nebo měřicí trojbran mohou být tvořeny děliči výkonu a/nebo směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena a/nebo cirkulátory. V praxi však připadá v úvahu jen řešení, kdy jsou oba trojbrany identické a jsou tvořeny děliči výkonu, směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena nebo cirkulátory.
Jiným základním provedením je měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků obsahující vektorový analyzátor obvodů a pasivní část pro připojení referenční a měřené impedance. Který měří buď extrémně velkout nebo extrémně malou impedanci. I zde má vektorový analyzátor obvodů dvě přepínatelné budicí brány, a to první a druhou budicí bránu pro připojení pasivní části měřicího systému. V případě konfigurace pro měření buď extrémně velkých,nebo extrémně malých impedancí je pasivní část na svém vstupu tvořena vstupním trojbranem, jehož vstupní brána je připojena podle požadované měřené veličiny buď k první;nebo ke druhé budicí bráně vektorového analyzátoru obvodů. První výstupní brána vstupního trojbranu je propojena s první výstupní bránou referenčního trojbranu, k jehož vstupní bráně je připojena referenční impedance. Druhá výstupní brána vstupního trojbranu je propojena s první výstupní bránou měřicího trojbranu, k jehož vstupní bráně je připojena měřená impedance. Druhá výstupní brána referenčního trojbranu je připojena k první vstupní bráně výstupního 180stupnového hybridního členu. Druhá výstupní brána měřicího trojbranu je připojena ke druhé vstupní bráně výstupního 180stupňového hybridního členu. První výstupní brána výstupního 180stupňového hybridního členu je připojena k první přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů. Druhá výstupní brána výstupního 180stupňového hybridního členu je připojena ke druhé přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů. Mezi první a druhou výstupní bránou vstupního trojbranu a mezi první a druhou vstupní bránou a mezi první výstupní a druhou výstupní bránou výstupního 180stupňového hybridního členu je izolace.
V jednom možném provedení je vstupní trojbran tvořen děličem výkonu. Jinou možností je, že vstupní trojbran je tvořen čtyřbranem, jehož jeden vstup je bezodrazově ukončen.
Ve všech provedeních tohoto druhého základního zapojení může být první výstupní brána výstupního 180stupňového hybridního členu k první přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů připojena přes první zesilovač se ziskem Gi>l a/nebo druhá výstupní brána výstupního 180stupňového hybridního členu může být připojena ke druhé přijímací bráně vektorového analyzátoru obvodů přes druhý zesilovač se ziskem Gí> 1.
I zde mohou být referenční trojbran a/nebo měřící trojbran tvořeny děliči výkonu a/nebo směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena a/nebo cirkulátory, přičemž praktické je řešení, kdy oba trojbrany jsou tvořeny buď směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena nebo cirkulátory.
Výhodou uvedených řešeni je, že na rozdíl od známých řešeni je zde hodnota impedance určována porovnáním dvou přenosů signálů jdoucích po velmi podobných trasách z první a/nebo druhé budící brány vektorového analyzátoru do první a druhé přijímací brány vektorového analyzátoru, což umožňuje dosáhnout větší širokopásmovosti, přičemž poměr těchto přenosů je pří vhodně zvolené referenční impedanci přímo úměrný hodnotě impedance nebo admitance měřeného prvku.. Další výhodou je možnost současného měření extrémně malých i extrémně velkých impedancí při neměnném zapojení systému.
Přehled obrázků na výkresech
Na obr. 1 je uvedeno principielní schéma měřicího systému realizujícího vyvinutou metodu umožňující měření jak extrémně velkých, tak i extrémně malých impedancí při neměnném zapojení systému, a to s využitím dvou 180stupňových hybridních členů. Na obr. 2 je uvedeno obdobné zapojení, které ale využívá dvou 90stupňových hybridních členů. Obr.3 znázorňuje druhé základní provedeni, kdy lze měřit buď jen velkéznebo jen malé extrémní impedance.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je uvedeno principielní schéma měřicího systému realizujícího vyvinutou měřicí metodu s využitím dvou 180stupňových hybridních členů, Pasivní část zde má na vstupu vstupní čtyřbran 100, který je tvořen vstupním 180stupňovým hybridním členem 18 a na výstupu je výstupní čtyřbran 200, tvořený zde výstupním 180stupňovým hybridním členem 19. Měřicí systém je určen pro měření jak extrémně velkých, tak i extrémně malých impedancí při neměnném zapojeni systému mikrovlnných obvodových prvků. Systém je zde tvořen vektorovým analyzátorem 5 obvodů, k jehož první budicí bráně 1 je připojena první vstupní brána 20 vstupního 180stupňového hybridního členu 18, a k jehož druhé budicí bráně 4 je připojena druhá vstupní brána 21 vstupního 180stupňového hybridního členu 18. První výstupní brána 23 vstupního 180stupňového hybridního členu 18 je propojena s první výstupní bránou 11 referenčního trojbranu 6, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 10 je připojena referenční impedance 8. Druhá výstupní brána 22 vstupního 1 SOstupňového hybridního členu 18 je propojena s první výstupní bránou 14 měřicího trojbranu 7, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 13 je připojena měřená impedance 9. Druhá výstupní brána 12 referenčního trojbranu 6 je připojena k první vstupní bráně 27 výstupního 180stupňového hybridního členu 19 a druhá výstupní brána 15 měřicího trojbranu 7 je připojena ke druhé vstupní bráně 24 výstupního 180stupňového hybridního členu
19. Signál vystupující z první výstupní brány 26 výstupního 180stupňového hybridního členu 19 je v daném příkladě zesílen prvním zesilovačem 16 s napěťovým ziskem Gi >1 a je přiveden na první přijímací bránu 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů. Signál vystupující z druhé výstupní brány 25 výstupního 180stupňového hybridního členu 19 je zde zesílen druhým zesilovačem 17 s napěťovým ziskem G2 >1 a je přiveden na druhou přijímací bránu 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů, který pak měří přenosy mezi první budicí bránou 1 a druhou budicí bránou 4 a mezi první přijímací bránou 2 a druhou přijímací bránou 3, nebo měří poměr napěťových vln na první přijímací bráně 2 a druhé přijímací bráně 3 pri buzení měřicího systému z první budicí brány 1, nebo do první přijímací brány brány ž.Zesilovač se zesílením větším než jedna se s výhodou použije pro zesílení velmi malých přenosů pro potlačení vlivu nestabilit a driftu vektorového analyzátoru.
Přenos T21 tohoto zapojení z první budicí brány 1 na první přijímací bránu 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů a přenos T34 z druhé budicí brány 4 na druhou přijímací bránu 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný součtu referenčního a měřeného koeficientu odrazu
T., ~G,(r„r +r j.
(3) τ„-o,(C + 1'J. W kde Gi je napěťový zisk prvního zesilovače 16, G2 je napěťový zisk druhého zesilovače Π, Γχ je koeficient odrazu měřeného prvku, příslušející měřené impedanci
9, tedy Zx, a rref je referenční koeficient odrazu, příslušející referenční impedanci 8, tedy Zref.
Přenos T31 tohoto zapojení z první budicí brány 1 na druhou přijímací bránou 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů a přenos Τ24 z druhé budicí brány 4 na první přijímací bránou 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný rozdílu referenčního a měřeného koeficientu odrazu τ„ (5)
Τ„-Ο,(Γ„,-Γ,). (6)
Pokud se dají do poměru změřené koeficienty přenosu T21 s T31 a T21 sT24, resp. T34 s T31 a T34 s T24, dostane se
t2, τ34 t34 rref+r\
T24 rref-r\ (7)
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije otevřený konec s koeficientem odrazu rrQf = 1, pak vztah (7) přejde na
T T T T 1 + Γ 7 Y 1 21 1 21 _ 1 34 L34 ~ 1 1 x __ _ 1 0 /O\
ΤΤΤΤΙ-ΓΖΥ’ 131 124 1 31 1 24 1 1 x 0 1 X což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené impedance Zx
T _2L
T 1 11
T T T1 121 _ L34 _ V T T T J' Y ’ 124 131 124.X (9) kde Yx = 1 /Zx je hodnota měřené admitance.
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije zkrat s koeficientem odrazu rref = -1, pak vztah (7) přejde na τ τ τ τ l-Γ Y7 *21 ~ *2i ~ *34 ~ *34 _ * * x _ 1(1ΓΒ
Τ Τ Τ Τ 1 + 1' Y z ’ *31 * 24 *31 * 24 1 Γ 1l což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené admitance Yx
T T T T1 *21 *21 *34 . 34 y _ 1(11)
ΓΤΊ ’Ύ' rp r-p X. '* i31 i24 l31 i24zL
Znamená to tedy, že měřená veličina, tedy poměr přenosů, je přímo úměrná hodnotě impedance nebo admitance měřeného prvku. Měřicí systém je pak schopen měřit impedance, resp. admitance, ve výrazně větším rozsahu hodnot při větší šířce frekvenčního pásma než je tomu u ostatních měřicích metod.
Na obr. 2 je uvedeno principielní schéma měřicího systému realizujícího vyvinutou měřicí metodu s využitím dvou 90stupňových hybridních členů. Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků je zde tvořen vektorovým analyzátorem 5 obvodů a pasivní částí, která má na vstupu vstupní čtyřbran 100, který je tvořen vstupním 90stupňovým hybridním členem 28 a na výstupu je výstupní čtyřbran 200, tvořený zde výstupním 90stupňovým hybridním členem 29. K první budicí bráně 1 vektorového analyzátoru 5 obvodů je připojena první vstupní brána 30 vstupního 90stupňového hybridního členu 28, a k jehož druhé budící bráně 4 je připojena druhá vstupní brána 31 vstupního 90stupňového hybridního členu 28. První výstupní brána 33 vstupního 90stupňového hybridního členu 18 je propojena s první výstupní bránou 11 referenčního trojbranu 6, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 10 je připojena referenční impedance 8. Druhá výstupní brána 32 vstupního 90stupňového hybridního členu 28 je propojena s první výstupní bránou 14 měřicího trojbranu 7, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 13 je připojena měřená impedance 9. Druhá výstupní brána 12 referenčního trojbranu 6 je připojena k první vstupní bráně 37 výstupního 90stupňového hybridního členu 29 a druhá výstupní brána 15 měřicího trojbranu 7, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, je připojena ke druhé vstupní bráně 34 výstupního 90stupňového hybridního členu 29. Signál vystupující z první výstupní brány 36 výstupního 90stupňového hybridního členu 29 je v daném příkladě opět zesílen prvním zesilovačem 16 s napěťovým ziskem Gt a je přiveden na první přijímací bránu 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů. Signál vystupující z druhé výstupní brány 35 výstupního 90stupňového hybridního členu 29 je zesílen druhým zesilovačem 17 s napěťovým ziskem G2 a je přiveden na druhou přijímací bránu 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů, který pak měří přenosy mezi první budicí bránou 1 a druhou budicí bránou 4 a mezi první přijímací bránou 2 a druhou přijímací bránou 3, nebo měří poměr napěťových vln na první přijímací bráně 2 a druhé přijímací bráně 3 při buzení měřicího systému z první budicí brány 1, nebo do první přijímací brány brány 2.
Přenos T21 tohoto zapojení z první budicí brány 1 na první přijímací bránou 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů a přenos T34 z druhé budící brány 4 na druhou přijímací bránou 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný součtu referenčního a měřeného koeficientu odrazu podle rovnic (3) a (4).
Přenos T31 tohoto zapojení z první budicí brány 1 na první-přijímací bránou 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů a přenos T24 z druhé budicí brány 4 na přijímací bránou 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný rozdílu referenčního a měřeného koeficientu odrazu podle rovnic (5) a (6)
Pokud se dají do poměru změřené koeficienty přenosu T2i s T31 a T2i s T24, resp. T34 s T31 a T34 s T24, získá se výsledný vztah (7).
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije otevřený konec s koeficientem odrazu rref = 1, pak vztah (7) přejde na vztah (8) a (9), což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené impedance Zx, resp. nepřímo úměrné admitanci Yx = 1 /Zx.
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije zkrat s koeficientem odrazu Ref = -1. Pak vztah (7) přejde na vztah (10) a (11), což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené admitance Zx, resp. nepřímo úměrné hodnotě měřené admitance Yx - 1/ZX.
Znamená to tedy, že stejně jako v předchozím případě, je možné dosáhnout toho, že měřená veličina, poměr přenosů, je přímo úměrná hodnotě měřené impedance, nebo hodnotě měřené admitance. Měřici systém je pak schopen měřit impedance ve výrazně větším rozsahu hodnot při větší šířce frekvenčního pásma než je tomu u ostatních měřicích metod.
Na obr. 3 je uvedeno principielní schéma zjednodušeného měřicího systému realizujícího vyvinutou měřicí metodu. Na rozdíl od obr. 1 má pasivní část na vstupu místo 180stupňového hybridního členu 18 vstupní trojbran 300 tvořený např. děličem výkonu se soufázovými výstupy. Měřicí systém je určen pro měření buď extrémně velkých , nebo extrémně malých impedanci při neměnném zapojení systému mikrovlnných obvodových prvků. Systém je zde tvořen vektorovým analyzátorem 5 obvodů, k jehož první budicí bráně 1 nebo druhé budící bráně 4 je připojena vstupní brána 301 vstupního trojbranu 300. Na obr. 3 je zakreslená varianta, kdy je použita první budící brána 1 vektorového analyzátoru 5 obvodů. První výstupní brána 302 vstupního trojbranu 300 ie propojena s první výstupní bránou 11 referenčního trojbranu 6, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 10 je připojena referenční impedance 8. Druhá výstupní brána 303 vstupního trojbranu 300 je propojena s první výstupní bránou 14 měřicího trojbranu 7, například děliče výkonu se soufázovými výstupy, k jehož vstupní bráně 13 je připojena měřená impedance 9. Druhá výstupní brána 12 referenčního trojbranu 6 je připojena k první vstupní bráně 27 výstupního 180stupňového hybridního členu 19 a druhá výstupní brána 15 měřicího trojbranu 7 je připojena ke druhé vstupní bráně 24 výstupního 180stupňového hybridního členu 19. Signál vystupující z první výstupní brány 26 výstupního 180stupóového hybridního členu 19 je vdaném příkladě zesílen prvním zesilovačem 16 s napěťovým ziskem Gi >1 a je přiveden na první přijímací bránu 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů. Signál vystupující z druhé výstupní brány 25 výstupního 180stupňového hybridního členu 19 je zde zesílen druhým zesilovačem s napěťovým ziskem G2 >1 a je přiveden na druhou přijímací bránu 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů, který pak měří přenosy mezi první budicí bránou 1 a mezi první přijímací bránou 2 a druhou přijímací bránou 3, nebo měří poměr napěťových vln na první přijímací bráně 2 a druhé přijímací bráně 3 při buzení měřicího systému z první budicí brány L Zesilovač se zesílením větším nezjedná se s výhodou použije pro zesílení velmi malých přenosů pro potlačení vlivu nestabilit a driftu vektorového analyzátoru.
Přenos T2i tohoto zapojení z první budicí brány 1. na první přijímací brániu 2 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný součtu referenčního a měřeného koeficientu odrazu podle rovnice (3).
Přenos T31 tohoto zapojení z první budicí brány 1 na první- přijímací bránou 3 vektorového analyzátoru 5 obvodů je pak přímo úměrný rozdílu referenčního a měřeného koeficientu odrazu podle rovnice (5)
Pokud se dají do poměru změřené koeficienty přenosu T21 s T31 získá se výsledný vztah (7).
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije otevřený konec s koeficientem odrazu Tref = 1, pak vztah (7) přejde na vztah (8) a (9), což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené impedance Zx, resp. nepřímo úměrné admitanci Yx = 1/ZX.
Pokud se jako referenční koeficient odrazu použije zkrat s koeficientem odrazu rref = -1, pak vztah (7) přejde na vztah (10) a (11), což znamená, že uvedené poměry koeficientů přenosu jsou přímo úměrné hodnotě měřené admitance ZX, resp. nepřímo úměrné hodnotě měřené admitance Yx = 1/ZX.
Znamená to tedy, že stejně jako v předchozím případě, je možné dosáhnout toho, že měřená veličina, poměr přenosů, je přímo úměrná hodnotě měřené impedance, nebo hodnotě měřené admitance. Měřicí systém v této zjednodušené verzi je pak schopen měřit impedance extrémně malé nebo extrémně velké při větší šířce frekvenčního pásma než je tomu u ostatních měřicích metod.
Uvedené příklady nejsou však konečné, avšak jedná se o nejvýhodnější zapojení. Teoreticky je možné realizovat další možné varianty měřicího systému, kdy jsou referenční trojbran 6 tvořený referenčním děličem výkonu a měřicí trojbran 7 tvořený měřicím děličem výkonu děliče výkonu s protifázovými výstupy, nebo jeden z děličů má protifázové výstupy a druhý dělič výkonu má soufázové výstupy. Pokud jsou oba tyto děliče výkonu se soufázovými výstupy nebo jsou oba s protifázovými výstupy, zůstávají vztahy (3) až (11) v platnosti. Pokud je jeden z těchto děličů se soufázovými výstupy a druhý s protifázovými výstupy, součet ve vztazích (3) až (8) se změní na rozdíl a ve vztazích (8) až (11) se změní impedance na admitance. Referenční trojbran 6 a měřicí trojbran 7 může také být realizován např. pomocí směrových vazebních členů jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena případně mohou být nahrazeny cirkulátory.
Průmyslová využitelnost
Měřici systém pro přímé měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků je využitelný zejména při přesném měření velmi malých a velmi velkých impedancí, jako například v případě impedancí mikrovlnných prvků vyrobených na bázi uhlíkových nanotrubic, jejichž impedance se pohybují v řádech desítek až stovek kO.
Claims (10)
1. Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků obsahující vektorový analyzátor (5) obvodů a pasivní část pro připojení referenční impedance (8) a měřené impedance (9),vyznačující se tím, že vektorový analyzátor (5) obvodů má dvě přepínatelné budicí brány, a to první budicí bránu (1) a druhou budicí bránu (4) pro připojení pasivní části měřicího systému, která je v případě konfigurace pro měření jak extrémně velkých, tak i extrémně malých impedancí při neměnném zapojeni systému na svém vstupu tvořena vstupním čtyřbranem (100), jehož první vstupní brána (20,30) je připojena k první budící bráně (1) a druhá vstupní brána (21,31) je připojena ke druhé budicí bráně (4) a jehož první výstupní brána (23,33) je propojena s první výstupní bránou (11) referenčního trojbranu (6), k jehož vstupní bráně (10) je připojena referenční impedance (8), přičemž druhá výstupní brána (22,32) vstupního čtyřbranu (100) je propojena s první výstupní bránou (14) měřicího trojbranu (7), k jehož vstupní bráně (13) je připojena měřená impedance (9) a druhá výstupní brána (12) referenčního trojbranu (6) je připojena k první vstupní bráně (27,37) výstupního čtyřbranu (200), analogického se vstupním čtyřbranem (100) a druhá výstupní brána (15) měřicího trojbranu (7) je připojena ke druhé vstupní (24,34) bráně/výstupního čtyřbranu (200) přičemž první výstupní brána (26,36) výstupního čtyřbranu (200) je připojena k první přijímací bráně (2) vektorového analyzátoru (5) obvodů, a druhá výstupní brána (25,35) výstupního čtyřbranu (200) je připojena ke druhé přijímací bráně (3) vektorového analyzátoru (5) obvodů, přičemž mezi první vstupní bránou (20,30) a druhou vstupní bránou (21,31) a mezi první výstupní bránou (23,33) a druhou výstupní bránou (22.32) vstupního čtyřbranu (100) a mezi první vstupní bránou (27,37) a druhou vstupní bránou (24,34) a mezi první výstupní bránou (26,36) a druhou výstupní bránou (25,35) výstupního čtyřbranu (200) je izolace.
2. Měřicí systém podle nároku ^vyznačující se tím, že vstupní čtyřbran (100) je tvořen vstupním 180stupňovým hybridním členem (18) a výstupní čtyřbran (200) je tvořen výstupním 180stupňovým hybridním členem (19).
3. Měřicí systém podle nároku 1?vyznačující se tím, že vstupní čtyřbran (100) je tvořen vstupním 901 stupňovým hybridním členem (28) a výstupní čtyřbran (200) je tvořen výstupním 90stupňovým hybridním členem (29).
4. Měřicí systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 nebo 3;vyznaČující se tím, že první výstupní brána (26, 36) výstupního čtyřbranu (200) je k první přijímací bráně (2) vektorového analyzátoru (5) obvodů připojena přes první zesilovač (16) se ziskem Gi>l a/nebo druhá výstupní brána (25,35) výstupního čtyřbranu (200) je připojena ke druhé přijímací bráně (3) vektorového analyzátoru (5) obvodů přes druhý zesilovač (17) se ziskem G2 > 1.
5. Měřicí systém podle kteréhokoli z nároků 1 až 4; vyznačující se tím, že referenční trojbran (6) a/nebo měřicí trojbran (7) jsou tvořeny směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena a/nebo děliči výkonu a/nebo cirkulátory.
6. Měřici systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků obsahující vektorový analyzátor (5) obvodů a pasivní část pro připojení referenční impedance (8) a měřené impedance (9)z vyznačující se tím, že vektorový analyzátor (5) obvodů má dvě přepínatelné budicí brány, a to první budicí bránu (1) a druhou budicí bránu (4) pro připojení pasivní části měřicího systému, která je v případě konfigurace pro měřeni buď extrémně velkých, nebo extrémně malých impedancí na svém vstupu tvořena vstupním trojbranem (300), jehož vstupní brána (301) je připojena podle požadované měřené veličiny buď k první budicí bráně (1);nebo ke druhé budicí bráně (4) vektorového analyzátoru (5) obvodů a jehož první výstupní brána (302) je propojena s první výstupní bránou (11) referenčního trojbranu (6), k jehož vstupní bráně (10) je připojena referenční impedance (8), přičemž druhá výstupní brána (303) vstupního trojbranu (300) je propojena s první výstupní bránou (14) měřicího trojbranu (7), k jehož vstupní bráně (13) je připojena měřená impedance (9) a druhá výstupní brána (12) referenčního trojbranu (6) je připojena k první vstupní bráně (27) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) a druhá výstupní brána (15) měřicího trojbranu (7) je připojena ke druhé vstupní bráně (24) výstupního 180stupňového hybridního členu (19), přičemž první výstupní brána (26) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) je připojena k první přijímací bráně (2) vektorového analyzátoru (5) obvodů, a druhá výstupní brána (25) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) je připojena ke druhé přijímací bráně (3) vektorového analyzátoru (5) obvodů, přičemž mezi první výstupní bránou (302) a druhou výstupní bránou (303) vstupního trojbranu (300) a mezi první vstupní bránou (27) a druhou vstupní bránou (24) a mezi první výstupní bránou (26) a druhou výstupní bránou (25) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) je izolace.
7. Měřicí systém podle nároku 6fvyznačující se tím, že vstupní trojbran (300) je tvořen děličem výkonu.
8. Měřicí systém podle nároku 6; vyznačující se tím, že vstupní trojbran (300) je tvořen čtyřbranem, jehož jeden vstup je bezodrazově ukončen.
9. Měřicí systém podle nároku 6 a kteréhokoli z nároků 7 nebo 8;vyznačující se tím, že první výstupní brána (26) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) je k první přijímací bráně (2) vektorového analyzátoru (5) obvodů připojena přes první zesilovač (16) se ziskem Gi>l a/nebo druhá výstupní brána (25) výstupního 180stupňového hybridního členu (19) je připojena ke druhé přijímací bráně (3) vektorového analyzátoru (5) obvodů přes druhý zesilovač (17) se ziskem G2> 1.
10. Měřicí systém podle kteréhokoli z nároků 6 až 9; vyznačující se tím, že referenční trojbran (6) a/nebo měřicí trojbran (7) jsou tvořeny směrovými vazebními členy jejichž jedna brána je bezodrazově zakončena a/nebo děliči výkonu a/nebo cirkulátory.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100392A CZ2010392A3 (cs) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100392A CZ2010392A3 (cs) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ302565B6 CZ302565B6 (cs) | 2011-07-13 |
| CZ2010392A3 true CZ2010392A3 (cs) | 2011-07-13 |
Family
ID=44257280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100392A CZ2010392A3 (cs) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2010392A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4104583A (en) * | 1977-08-31 | 1978-08-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Six-port measuring circuit |
| WO2006004569A2 (en) * | 2004-01-15 | 2006-01-12 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Algorithm for estimation of multiple faults on a transmission line or waveguide |
| CZ301389B6 (cs) * | 2007-10-11 | 2010-02-10 | Ceské vysoké ucení technické - Fakulta elektrotechnická | Zapojení pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku |
| CZ20404U1 (cs) * | 2009-11-19 | 2010-01-04 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků |
| CZ20402U1 (cs) * | 2009-11-19 | 2010-01-04 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Měřící systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků |
| CZ20403U1 (cs) * | 2009-11-19 | 2010-01-04 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků |
| CZ20405U1 (cs) * | 2009-11-19 | 2010-01-04 | Ceské vysoké ucení technické v Praze | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků |
-
2010
- 2010-05-20 CZ CZ20100392A patent/CZ2010392A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ302565B6 (cs) | 2011-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hoer | A network analyzer incorporating two six-port reflectometers | |
| CN104515907B (zh) | 一种散射参数测试***及其实现方法 | |
| Juroshek | A direct calibration method for measuring equivalent source mismatch | |
| US7936173B2 (en) | Method for direct measurement of the mixed-mode scattering matrix with a vectorial network analyzer | |
| US20100204941A1 (en) | Method and device for calibrating a network analyzer for measuring at differential connections | |
| US7768271B2 (en) | Method for calibration of a vectorial network analyzer having more than two ports | |
| US20090098840A1 (en) | Apparatus and method for measuring the level of RF signals, and a transmitter including a wide band measurement circuit | |
| GB2196745A (en) | Six-port reflectometer | |
| Randus et al. | A method for direct impedance measurement in microwave and millimeter-wave bands | |
| Weidman | A semiautomated six port for measuring millimeter-wave power and complex reflection coefficient | |
| US8611845B2 (en) | Enhanced flexibility coupler for RF power detection and control | |
| El Fellahi et al. | Multiport reflectometer based on subtractive mixing | |
| CZ2007709A3 (cs) | Zapojení pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku | |
| CZ2010392A3 (cs) | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku | |
| Gonçalves et al. | A compact impedance measurement solution for systems operating in load varying scenarios | |
| Mann et al. | Diode detector design for 61 GHz substrate integrated waveguide six-port radar systems | |
| JP5213124B2 (ja) | 線形マルチポートのシステムパラメータの測定方法及びベクトルネットワークアナライザを用いた測定方法 | |
| CZ2009770A3 (cs) | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku | |
| CZ2009772A3 (cs) | Mericí systém pro merení extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvku | |
| Pisani et al. | A unified calibration algorithm for scattering and load pull measurement | |
| CZ21163U1 (cs) | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků | |
| CZ20403U1 (cs) | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků | |
| CZ20402U1 (cs) | Měřící systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků | |
| CZ20405U1 (cs) | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků | |
| CZ20404U1 (cs) | Měřicí systém pro měření extrémních impedancí mikrovlnných obvodových prvků |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170520 |