SU1408385A1 - Устройство дл измерени комплексных коэффициентов отражени СВЧ-двухполюсников - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике СВЧ. Цель изобретени  - повышение точности и сокращение времени измерений. Устр-во содержит двухканальный СВЧ-гсне- ратор 1, восьмиполюсник 3. исследуемый СВЧ-двухполюсник 4, измерители мощности 12,24, 6, делитель мощности 10, сумматоры 11, 23. Дл  достижени  цели введены пере- к 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 выноль1е- ны с синфазными первыми входами и противофазными вторыми входами. При измерени х в щироком диа 1азоне частот необходимо приблизительно выравн ть электрические длины линий св зи выходов делителей мощности и выходов сумматоров. 1 и.ч. (f С

Description

1

Изобретение относитс  к радиотехнике СВЧ, в частности к измерени м на СВЧ, и может иснользоватьс  дл  измерени  комплексного коэффициента отражени  элементов и устройств СВЧ.

Цель изобретени  - иовьпиение точности и сокращение времени измерений.

На чертеже приведена электрическа  структурна  схема устройства дл  измерени  комплексных коэффициентов от)аже11и  СВЧ-двухполюсников.

Устройство содержит последовательно соединенные двухканальный СВЧ-геператор 1, первый переключатель 2 и косьмииолюс- ник 3, первый выход которого  вл етс  выходом дл  подключени  исследуемого СВЧ- двухполюспика 4, второй выход СВЧ-гене- ратора 1 нагружен на последовательно сое- динеппые первый направленный ответвитель 5, вторичный тракт которого нагружен па третий измеритель 6 мопиюсти, второй пере- к.чючатель 7, вентиль 8, второй делитель 9 мопиюсти, первый делитель 10 моплности, первый сумматор I I и первый измеритель 12 мощности, второй выход второго делител  9 нагружен на последовательно соединенные третий делитель 13 мощности, четвертый сумматор 14 и п тый измеритель 15 мощности .

Второй выход восьмиполюсника 3,  в- л юнцжс  выходом падающей волпы, соеди- нен с первым входом квадратурного моста 16, а третий выход восьмиполюспика 3, И1 л ю 1и1Йс  выходом отраженной волны, сое- дипеп с вторым входом моста 16. Первый В1,1()д моста 16 нагружен на последовательно соедипепщз1е второй направленный огвет- витель 17, вторичный тракт которого нагру- |жеп на П1естой измеритель 18 мон1ности и |четвертый делитель 19 мощности. Второй моста 16 нагружен на последовате;1ь- но соедипепные третий направленный ответ- |витель 20, вторичный тракт которого нагру- :жен па седьмой измеритель 21 мощности, и |п тый делитель 22 мощности.

Второй выход делител  10 нагружен на последовательно соединенные второй су.м- |мат()р 23 и второй измеритель 24 мощности. Второй выход делител  13 нагружен на последовательно соединеппые третий сумматор 25 и четвертый измеритель 26 мощности. Второй выход делител  19 соединен с вто- |рым входом сумматора 25, а второй выход делител  22 с вторым входом сумматора 14. Второй выход делител  9 соединен с входом делител  13.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал СВЧ-геператора I с его первого выхода через переключатель 2 и восьмиполюсник 3 иоступает на вход исследуемо1 (

sin(., -Эз) Р - -(

1

2(kflo k,

08385

2

СВЧ-двухнолюсника 4. С второго выхода сигнал поступает в опорный канал, причем часть мощности опорного сигнала, ответвленна  ответвителем 5, поступает в измеритель 6. Опорный канал образуют каскад- 5 но подключенные к выходу ответвител  5 переключатель 7, вентиль 8, первый делитель 9, к выходам которого подключены делители 10 и 13. С помощью вось.миполюсника 3 ответвл етс  часть энергии падающей и

10 отраженной волн, причем ответв.1енные колебани  замешиваютс  мостом 16. Образованные на выходе моста 16 две линейные комбинации падающей и отраженной волн через ответвители 17 и 20 поступают на

. входы делителей 19 и 22. Измерители 18 и 21 показывают часть мощности колебаний па вЕ)1ходе моста 16. Их показани  Р, и Р.

Колебани  с выходов делителей 19 и 22 попарно суммируютс  с выходными колебани ми делителей 13 и 10с помощью сумма- 20 торов И, 25, 23 и 14.

Принима  фазу сигнала в референсной плоскости измерител  мощности за нулевую, колебание на датчике измерител  12 можно представить в виде как суперпозицию опор- 25 ного сигнала U5 exp(j9.3) исследуемого сигнала C explj ip, ), который  вл етс  первой „тинейной ко.мбинацией падающей и отраженной Bo;iH. Показание измерител  12

Р, + 2С, Jfos(f,-&). Здесь л з- коэффициент преобразовани  из- 30 мерител  12.

С учетом иоказаний измерителей 6 и 18

РЗ ,P,+2{k3 kj,, )Vz

cosif,-Оз),

где и kj, - неизвестные коэффициенты св зи.

Соответственно показание измерител  26 Р ,P, Р, (p,- -Sj-f йН зч),(2)

где - разность между сдвигом фаз сигналов на входах сумматора 11 и сдвигом 40 фаз сигналов на входах сум.матора 25.

Схема соединений выходов делителей 13, 10, 19 и 22 и входов сумматоров 11, 25, 23 и 14 обеснечивает значение в окрестности 90°. Недопустимыми  вл ютс  значе- дс ни  0+180 °, поэтому при измерени х в щироком диапазоне частот необходимо приблизительно выравн ть электрические длины линий св зи выходов делителей мощности и входов сумматоров.

В соответствии с (1) по показани .м трех 50 измерителей 6, 18 и 12 определ ютс  величины

55

ti;,C,k3lP

со5(ф,--(-):5)0,5(Р.з-k:ioPo- X(k.i,,k,-iiPnPi)

При известном дЧ з.

k,. Р,. В )( P, - ез)со5АЧ.

Р, Рг )sin А Г,

Аналогично дл  второй пары измерителей 24 и 15 их показани  Pj и Р в сочетании с показани ми измерителей 6 и 21 Р и

cos(f, -в,) 0,5(P,-k,oP.-k,,Pjx (kscks PoR Г

позвол ют найти

sin(

Р -kffo PC - k., Р,

- 2 (kio k« Р„ P

2(k k6iP«P2) isin 4 5fe

где Сг, «Pi- амплитуда и фаза второй линейной комбинации на измерителе 24, Д разность сдвига фаз колебаний на входах сумматора 23 и сдвига фаз колебаний на входах сумматора 14.

Соотношени  (3)-(5) дают комплексные амплитуды эквивалентных колебаний

Х| 1зС1С05{ф|-Вз) -f jjisCisin (ф|-в ) |азС1 зсо5(ф|+ а1пф1),

Х2(г5С2С05(ф2 -(-)5) + Ц5С;251п(ф2 -65) |д15С2е (С05ф2 + 51Пф2)

пр мо пропорциональных линейным комбина ци м с/ и Сз, следовательно, справедливы соотношени 

X| aiai+§ibi; X2 a2a24-P2bi.

откуда искомый коэффициент отражени  Г

т : . fe. У

1-.гЬ

(6)

гдеу,, ji, - константы калибровки, определ емые известны ми методами по трем образцовым мерам, X,,/X;.

В задачу калибровки входит также определение коэффициентов kj, kj, , k, k, kso- k52, kjQ, kg. Четыре из них определ ютс  при отключенном с помощью переключател  2 измерительном канале.

р о

k.f-;k,.

л«л

k -Pse ео п

«

где РЗО -1 - показани  измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном измерительном канале, Ц, - показание измерител  6.

Остальные коэффициенты определ ютс  при отключенном с помощью переключател  7 опорном канале.

k - Рд| Ь- - 41 . I, Руг . Ь Рб2 р l - р )

г,

R

где р.

л , i , , FSZ- - показани  измерителей 12, 26, 24 и 15 при отключенном опорном канале, Р, и Р, - показани  измерителей 18 и 19.

В случае, если фазовые сдвиги дУз и AH sz известны приближенно, однако с погрешностью не хуже ±(15-20)°, их точные значени  определ ютс  при калибровке фаз. Процедура калибровки фаз заключаетс  в следующем.

Измер ютс  мощности Ре -Р и по формулам (3) и (5) определ ютс  -0j)

) соз(с/ г-е)

созАЧ,

(5)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

и coslYV - ©г), затем по формулам (41 и, (5) по приближенным зна,чени м Д 4 HATs вычисл ютс  оценки sin(f., - ©j) и sTii(f. - 65), позвол ющие точно определить квадранты , в которых наход тс  углы (pi 63) и (%-&s). После этого из (2) определ етс  cos(), что при наличии опенки .ч позвол ет однозначно найти точное значение . Аналогичное (2) соотношение позвол ет по показанию РО измерител  15 мощности определить точное значение Д st

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  комп.чекспых коэффициентов отражени  СВЧ-двухпо- люсников, содержащее двухканальньп СВЧ- генератор, восьмиполюсник, nepBbiii выхо.л которого  вл етс  выходом дл  нодк.мючени  исследуемого С В Ч-двухполюсника, первьи делитель мощности, к первому и второму выходам которого подсоединены соответственно последовательно соединенные первьп сумматор и первый измеритель мощности и второй сумматор и BTOpoii измерите. 1ь мощности отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности и сокращени  времени измерений, в него введены первый переключател1, вк.пю- ,ченный между первым выходом двухканаль- ного СВЧ-генератора и входом восьмиполюсника , носледовате.чьно соединеппые первый направленный ответвитель, второй переключатель , вентиль и второй делитель мощности , вход основного тракта nepBoi o направленного ответвите,1  соединен с вторым выходом двух канального СВЧ-гепера гора, третий измеритель мощности, вход Koropoi o соединен с выходом вторичног о тракта первого направленного ответвито,ч , первьн 1 libi- ход второго делител  моншости соединен с входом первого делител  мониюсти, третий делитель мощности, вход которого соединен с вторым выходом второго делито.т мощности , последовательно соедннещИ)1е третий су.мматор и четвертый измерите.чь мон ноети,

   квадратурный мост, первый вход которого соединен с вторым выходом восьмиполюсника ,  вл ющимс  выходом падаюп1ей B O.V ны, а второй вход - с третьим выходом

   восьмиполюсника,  вл ющимс  выходом 01раженной волны, 11оследовате. соединенные второй направленный ответвито.п, вход которого соединен с первым выходом квадратурного моста, и четвергый делите.чь мощности , последовате.чьно сое.ппч иные треп: направленный ответвите., пчол KoTopd соединен с BTopi) :- -.iv, ip:ir iM .iii

   моста, и п тый делитель мощности, последовательно соединенные четвертый сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом третьего делител  мощности, а второй вход соединен с вторым выходом п того делител  мощности, и п тый измеритель мощности, шестой измеритель мощности , подключенный; к выходу вторичного тракта второго направленного ответвител , седьмой измеритель мощности, подключенный к выходу вторичного тракта третьего направленного ответвител , второй вход первого сумматора соединен с первым выходом четвертого делител  мощности, второй вход второго сумматора соединен с первым выходом п того делител  мощности, первый вход третьего сумматора соединен

   с вторым выходом третьего делител  мощности , второй вход третьего сумматора соединен с вторым выходом четвертого делител  мощности, причем делители мощности выполнены с синфазными первыми выходами

   и противофазными вторыми выходами, а сумматоры выполнены с синфазными первыми входами и противофазными вторыми входами.