SU1626194A1

SU1626194A1 - Устройство дл измерени комплексного коэффициента отражени двухполюсника СВЧ

Info

Publication number: SU1626194A1
Application number: SU884603885A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Зайцев; Сергей Викторович Логанов
Original assignee: Горьковский Политехнический Институт
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к радиоизмерени м на СВЧ. Цель изобретени упрощение реализации. Устройство содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвители 2 и 3, вентиль 4,исследуемый двухполюсник 5 СВЧ,согла- сов иные отключатели 6-8, силфаз- ные сумматоры 9 и 10,квадратурный .тель 1 1 , сопасозанную нагрузку 12 и индикатор 13. Измерение и калибровку провод т при различных сочетани х режимов Включено - Выключено согласованных отключателей 6 - 8, снима при этом показани индикатора 13 и рассчитыва по ним искомый комплексный коэффициент отражени . Поскольку неидеальность вход щих в состав устройства СВЧ-узлов интегрально учитываетс в процессе калибровки, достигаетс высока точность измерений без использовани прецизионных и дорогосто щих СВЧ-эле- ментов. 1 ил. с Ј (I С о: tc ев 5 4

Description

to.

Изобретение относитс к радиотехнике СВЧ, в частности к измерени м на СВЧ, и может использоватьс дл измерени комплексного коэффициента отражени (ККО) линейных и нелинейных СВЧ-объектов.

Целью изобретени вл етс упрощение реализации.

На чертеже представлена структур- нал электрическа схема устройства дл измерени ККО двухполюсника СЗЧ.

Устройство содержит генератор 1 СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала, первый 2 и второй 3 нап- равленные ответвители (НО), вентиль 4, исследуемый двухполюсник 5 СЗЧ, первый 6, второй 7 и третий 8 согласованные отключатели, первый 9 и второй 10 синфазные сумматоры,квад- ратурный делитель 11, согласованную нагрузку 12 и индикатор 13.

Устройство работает следующим образом .

Гармоническое колебание генера- тора 1 через первый НО 2, вентиль 4, второй НО 3 поступает на вход исследуемого двухполюсника 5 СВЧ. Колебание , пропорционапьное амплитуде падающей волны, с ответвл ющего выхода первого НО 2 через первый согласованный отключатель 6 поступает на второ вход первого синфазного сумматора 9. Колебание, пропорциональное амплитуде отраженной волны, поступающее с ответвл ющего выхода второго НО 3,делитс примерно в равной пропорции квадратурным делителем I1. Колебани с выходов последнего через второй согласованный откпючатель 7, второй синфазный сумматор 10 и через третий согласованный отключатель 8, второй синфазный делитель 10 соответственно поступают на первый нход первого синфазного сумматора 9.

3 зависимости от состо ни согласованных отключатилеч 6 - 8 на индикатор 13 подаютс следующие нормированные колебани : согласованные отключатели 7 И 8 НЛ/.ОЧЯТОЯ В СОСТОЯНИИ

Отключен, coi л.тов-тшше отключатели 6 - в состо нии Включен, тогда,X (t) UcosO .,

где U, (0 - амп. Ш rvrt 1 и частота колебани соотпетс г ш-нио, согласованные отключатслп о и 3 наход тс в состо нии Vi ь ПОМРИ, i-пгчасованный

отключатель 7 - в состо нии Включен , тогда

C,cosdyt +Ц ) +

cos (iOt -f (ft ),

(2)

С, --амплитуда колебани первой

гармоники;

Ц - фаза колебани первой гармоники по отношению к X(t);

Г.

J1

ЦЬ - амплитуды и фазы высших гармоник;

N - число высших гармоник, согласованные отключатели 6 и 7 наход тс в состо нии Отключен, согласованный отключатель 8 - в состо нии Включен, тогда

Y2(t) qC,cos(Qt +(|7 +()

N + C2;cos(i(0t ty;),

1

где qC - амплитуда первой гармоники; q - коэффициент, учитывающий неравномерность делени амплитуды входного сигнала квадратурным делителем 11;

Ц) - фазовый сдвиг, вносимый

квадратурным делителем 11 на первой гармонике; Со| - амплитуды высших гармоник; ц); - фазовые сдвиги, вносимые квадратурным делителем 11 на высших гармониках,

согласованные отключатели 6 и 7 наход тс в состо нии Включен, согласованный отключатель 8 - в состо нии Отключен, тогда

Z,(t) X(t) + Y4(t), (4)

согласованные отключатели 6 и 8 наход тс в состо нии Включен,согласованный отключатель 7 - в состо нии Отключен, тогда

Zt(t) X(t) + Yu(t). (5) При подаче на вход индикатора, представл ющего собой ваттметр, сигналов (1) - (5) его показани соответственно равны

(6) (7) (3)

162

Р4 Ua/2 + cf/2 +

+ иС,созЦ + Pr, ,(9)

Р5 UZ/2 + +

+ qUC,cos((f+ Ц/) + Ргг ,(10)

где Рг( Р г2. суммарные мощности высших гармоник.

Из соотношений С9) и (10) с учетом (6) - (3) выразим следующие величины:

(| (P4-P2 P, ), (11)

C,sinq (Р + Р, - Р +

+ qC(cos07cos(j))/ J2p7qsin(f;. (12)

Так как СВЧ-тракт не вл етс ид альным, то перва гармоника колебани YjCt) пропорциональна линейной комбинации первых гармоник падающей а . и отраженной Ь4 волн

С, -j-a, + pb ,.(13)

Колебание, поступающее с ответвл ющего выхода первого НО 2,пропорционально амплитуде падающей волны

U -cU,.(14)

Поделим (13) на (14) и из полученного отношени выразим искомый ККО (Г Ц/а, ) исследуемого двухполюсника 5

Г К,С,/U - Ке,

(15)

где К, tf /f3, K2 tf//3- калибровочные константы; отношение C/U вычисл етс по формуле

C/U.- С(созО) + JC sin(/ /42p7,

4(16)

где j -1.

Дл определени калибровочных констант К( и К- производитс калибровка . С этой целью вместо исследуемого двухполюсника поочередно подключаютс две образцовые линейные нагрузки с известными ККО Г( и Г , измер ютс мощности Р( -Р5 и вычисл ютс отношени (C/U). и (/V) B с° ответствии с (16).

Дл одной из нагрузок, например дл первой, вычисл ют из (7) и (8) с учетом того, что Рг Рг% 0,величину q, котора равна q л|Р$/Р2 .

(17)

1626194

Кроме того, производ т допспнитель- ное измерение при включенных гигл - сованных откпючател :: 1 и 8 и отключенном согласованном отключатс е 6. Показание индикатора 21 в этом случае равно

Р6 - + q2cf/2 + qcfcostf ,084 о;кудч точное значение ф

V ± arccos Г(Р6 - Pz - Р, )/2-|ivPs j

О9)

где знак выбираетс по поиближенню известной величины ($ .

Записав дл каждой образцовой нагрузки соотношение (15), получим линейную систему уравнений с дгум неизвестными К и .. .Разрешив эту систему относительно К и К , получим

К.

Г, - г,

(й/иГ )

К2 К, (C/U) 2 - Г2 ,

(20) (21)

где отношени (C/U) вычисл ютс по формуле (16) дл каждой образцовой нагрузки.

При проведении измерений величины q, у и К1 , KЈ считаютс известными.

При измерении ККО нелинейных СВЧ- объектов требуетс знать уровень падающей волны а,/ . С этой опге- дел етс треть калибровочна коНстан- та К при подключении вместо исследуемого двухполюсника 5 образцового ваттметра. Показание образцового ваттметра 0 св зано с уровнем падающей волны /а0| соотношением

/S/ л|2Р07(Нг7Р),(22)

где ККО образцового ваттметра Гд оп- ределкетс по формуле (15).

Выразим из (14) величину /г,/ с учетом (6)

/&,/.- () где .

Подставл в (23) вместо а величину /ав/, определим К, позвол ющую по показанию Р, ваттметра контролировать уровень падающей волны.

Неидеальность СВЧ-узлов, вход щих в состав устройства дл измерени ККО двухполюсника СВЧ, интегрально учитываетс в процедуре калибровки, обеспечивающей повышенную точность измерений без использовани прецизнойных и дорогосто щих СВЧ-элемен- тов,

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени комплексного коэффициента отражени двухполюсника СВЧ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ с регулируемым уровнем выходного сигнала , первый направленный ответви- тель, к выходу ориентированного на падающую волну вторичного канала которого подсоединен первый согласованный отключатель, и вентиль,второй направленный ответвитель, выход первичного канала которого служит дл подсоединени исследуемого двухполюсника СВЧ, а к ориентированному на отраженную волну выходу вторичного канала подключен делитель, первый сумматор, выход которого соединен с

5

0

первым входом второго сумматора, а выход последнего - с входом индикатора , и второй согласованный отключатель , о тлич ающе е с тем, что, с целью упрощени реализации, выход первого согласованного отклю- чател соединен с вторым входом второго сумматора, вход второго направленного ответвител соединен с выходом вентил , а к ориентированному на падающую волну выходу его вторичного канала подсоединена введенна согласованна нагрузка, первый выход делител соединен с первым входом первого сумматора через второй согласованный отключатель, а второй выход делител соединен с вторым входом первого сумматора через введенный третий согласованный отключатель,причем делитель выполнен квадратурным, а сумматоры - синфазными.