Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании панорамных измерителей параметров СВЧ устройств.
Измерение частотных зависимостей модуля коэффициента отражения , определяющего наряду с коэффициентом стоячей волны (КСВ) входные параметры СВЧ устройств, относится к важнейшим задачам радиоизмерительной техники.
Исторически первым, с помощью измерительной линии [1], был реализован способ измерения КСВ и пересчета его в по известной формуле КСВ-1
Однако этот способ трудно реализовать в панораме частот. Поэтому в современной измерительной технике более широко используются способы измерения комплексного значения Г и квадрата модуля 2 коэффициента отражения, из результатов измерения которых находят и при необходимости - значение КСВ по формуле
Известны [2, 3] способы измерения комплексной величины
где Ai - результат измерения комплексного коэффициента отражения Гi;
К, d, ρ - комплексные коэффициенты передачи, направленности и отражения измерителя соответственно.
Из выражения (3) тем или иным путем находят значение Гi, а значит, и модуль его . Но эти способы очень сложны в технической реализации, что ограничивает их применение.
Поэтому основными способами измерения сегодня являются способы измерения в панораме частот величины
где - результат измерения [4, 5].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, реализованный с помощью микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления (МПИКО) типа Р2-83 [5], принцип действия которого основан на измерении величины , согласно (4). Этот способ заключается в двух калибровочных измерениях модуля коэффициента отражения (МКО):
- холостого хода с коэффициентом отражения Г1
- короткозамыкателя с коэффициентом отражения Г2=-Г1
с последующим измерением СВЧ устройства с коэффициентом отражения Гх
и вычислением измеряемой величины и по формуле
значение которого принимается равным .
Подставляя (5)-(7) в (8) с учетом значений параметров микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления, удовлетворяющих условиям [5]
легко найти зависимость результата измерения х в (8) от параметров d, K, ρ
Из (10) следует, что известный способ измерения позволяет в результате проведения двух калибровочных измерений (холостого хода и короткозамыкателя) исключить влияние параметра К и погрешности рассогласования, вносимой в процесс калибровки влиянием параметров ρ и d в (5) и (6), но не исключает погрешностей рассогласования (влияние параметров ρ и d), вносимых непосредственно процессом измерения в соответствия с (7).
Таким образом, недостатком известного способа является недостаточная точность измерения, обусловленная тем, что он не исключает погрешностей рассогласования при измерении , вносимых влиянием параметров ρ и d.
Технической задачей изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния параметров ρ и d на результат измерений .
Указанная цель достигается за счет того, что в способе измерения модуля коэффициента отражения СВЧ двухполюсника с помощью микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления, обеспечивающего получение информации об измеряемой параметре в соответствии с выражением
заключающемся в двух калибровочных измерениях модуля коэффициента отражения;
- - холостого хода с коэффициентов отражения Г1;
- - короткозамыкателя с коэффициентом отражения
Г2=-Г1.
а также в измерении модуля коэффициента отражения - СВЧ двухполюсника с коэффициентом отражения Гх и вычисления измеряемой величины по формуле
дополнительно измеряют (или задают) значение модуля коэффициента отражения - согласованной нагрузки, а результат измерения и пересчитывают в значение по формуле
где
ψ - разность фаз между вектором эффективного коэффициента отражения ρ э и измеряемого коэффициента Гх; величина находится из анализа частотной зависимости отношения
при в (12), равном I, а значении , равном А3. Величина cosψ определяется из анализа частотной зависимости величины , представленной выражением
принимая, что cosψ =1 при max и
cosψ =-1 при max
Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что дополнительно измеряют (или задают) модуль коэффициента отражения А3 - согласованной нагрузки (с коэффициентом отражения Г3=0), а результат измерения и пересчитывают в значение по формуле
где
ψ - разность фаз между векторами эффективного коэффициента отражения ρ э и измеряемого коэффициента Гх, величину находят из анализа частотной зависимости отношения
значение принимают равным А3, а величину cosψ определяют по частотной зависимости величины представляемой выражением
принимая, что cosψ =1 при mах1 и cosψ =-1 при max.
На чертеже представлена структурная схема микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.
Микропроцессорный панорамный измеритель КСВ и ослабления (МПИКО) (см. чертеж) содержит модулированный по амплитуде СВЧ генератор 1, уровень выходной мощности которого регулируется блоком 2 автоматической регулировки мощности (АРМ).
Кроме того, МПИКО содержит ответвитель 3 падающей волны, измеряемое СВЧ устройство 4, детекторную головку 5, мостовой рефлектометр 6, управляемые делители напряжения 7 и 8, измеритель отношений 9, включающий микропроцессор, и аттенюатор 10. При этом выход СВЧ генератора 1 через первичный тракт ответвителя 3 падающей волны подключен ко входу мостового рефлектометра 6, другой вход которого соединен с клеммой Zx для подключения измеряемого СВЧ устройства 4. Вход детекторной головки 5 через аттенюатор 10 подключен к выходу вторичного тракта ответвителя 3 падающей волны, выход детекторной головки 5 подключен ко входу управляемого делителя 7 напряжения, выход которого соединен со входом блока 2 АРМ и опорным входом измерителя отношений 9, измерительный вход которого через управляемый делитель напряжений 8 соединен с выходом мостового рефлектометра 6.
В данном микропроцессорном панорамном измерителе КСВ и ослабления управление процессам измерения, обработки избирательной информации и вывода результатов измерения на экран ЭЛТ осуществляется с помощью микропроцессора, встроенного в измеритель отношений 9. Однако цепи управления и обработки результатов измерения на приведенном чертеже не показаны, как не существенные для заявляемого способа.
Процесс измерения в предлагаемом способе состоит из следующей последовательности операций;
- измерения модуля коэффициента отражения холостого хода
- измерения модуля коэффициента отражения короткозамыкателя (к клемме Zx подключен короткозамыкатель)
- измерения (или введения в память микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления) модуля коэффициента отражения согласованной нагрузки (Г3=0) (к клемме Zx подключена согласованная нагрузка)
- вычисление (с помощью микропроцессора микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления) частотной зависимости величины
- анализа частотной зависимости отношения
с целью определения частот f, на которых
где
- определения значения по формуле
при fk≥f≥ fi и величины ρ (f) по формуле
ρ (f)=ρ э(f)-А3(f),
- измерения модуля коэффициента отражения СВЧ устройства (к клемме Zx подключено измеряемое СВЧ устройство), вычисления величины
где
и анализа частотной зависимости величины в (22) с целью определения частот, на которых
Далее путем линейной интерполяции частотной зависимости ψ определяется функция cosψ для всего диапазона частот, в котором измеряется . Модуль коэффициента отражения определяется из формулы
Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что за счет введения новых, по сравнению с прототипом, операций:
- измерения модуля коэффициента отражения согласованной нагрузки :
- определения значения из анализа частотной зависимости отношения (13);
- определения cosψ по частотной зависимости, представленной выражением (14), принимая, что cosψ =1 при max и cosψ =-1 при max и, позволяет с некоторой степенью приближения определить частотные зависимости собственных параметров микропроцессорного панорамного измерителя КСВ и ослабления , и разность фаз ψ и, подставляя их в выражения (14), уменьшить погрешность рассогласования, обусловленную влиянием параметров ρ и d на результат измерения (7) и являющуюся основной погрешностью измерения в микропроцессорном панорамном измерителе КСВ и ослабления, вследствие чего повышается точность измерения.
Экспериментальные исследования заявляемого способа доказали, что точность измерения повышается не менее чем в 1,5-2 раза.
Литература:
1. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения. - Минск: Высш. шк., 1986, с.271.
2. А.с. СССР 951181 кл. G 01 R 27/04, 1980.
3. а.с. СССР N 1322199, Кл. G 01 R 27/32, 1985.
4. Техника средств связи, сер. РИТ, 1980, вып.4, с.34-40.
5. Техническое описание прибора Р2-83, ЦЮ1.400.288 ТО.
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании панорамных измерителей параметров СВЧ устройств. Технический результат изобретения - повышение точности измерения. Способ измерения модуля коэффициента отражения (МКО) СВЧ двухполюсника, обеспечивающий получение информации об измеряемом параметре в соответствии с выражением
заключающемся в двух калибровочных измерениях МКО: - холостого хода с коэффициентов отражения Г1; - короткозамыкателя с коэффициентом отражения Г2=-Г1, а также в измерении МКО - СВЧ двухполюсника с коэффициентом отражения Гх и вычисления измеряемой величины по формуле . Дополнительно измеряют (или задают) значение МКО - при согласованной нагрузке, а результат измерения пересчитывают в искомое значение по формуле:
где: a cosψ определяют по частотной зависимости величины , задаваемой выражением . 1 ил.
Способ панорамного измерения модуля коэффициента отражения СВЧ двухполюсника основанный на подаче на вход измеряемого СВЧ двухполюсника падающего СВЧ сигнала, выделении отраженного СВЧ сигнала, квадратичном детектировании этих сигналов в постоянные напряжения, определении их отношения предварительном проведении указанных операций при подключении вместо исследуемого СВЧ двухполюсника нагрузки холостого хода, при этом определяют и при подключении вместо исследуемого СВЧ двухполюсника короткозамыкателя, при этом определяют и вычислении искомого параметра и по формуле:
отличающийся тем, что предварительно задают известной или определяют величину аналогично величине подсоединяя вместо исследуемого СВЧ двухполюсника согласованную нагрузку, а уточненное значение искомого параметра вычисляют по формуле:
где:
ρэ и ψэ - модуль и фаза вектора погрешности при измерении соsψ3 определяют из анализа частотной зависимости величины задаваемой выражением
ρ - приближенное значение модуля вектора погрешности ρэ при определении величин и значение ρ определяется из анализа частотной зависимости отношения принимаемого равным где ψ - фаза вектора погрешности р.
Техника средств связи | |||
РИТ, 1980, вып.4, с.34-40 | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-УСТРОЙСТВ | 1991 |
|
RU2022284C1 |
Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника СВЧ | 1988 |
|
SU1626194A1 |
Устройство для измерения коэффициента отражения СВЧ двухполюсника | 1985 |
|
SU1298690A1 |
СПОСОБ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА | 1998 |
|
RU2209841C2 |
US 4839578 А, 13.06.1989. |
Авторы
Даты
2005-06-10—Публикация
2002-06-17—Подача