СПОСОБ ПАНОРАМНОГО ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ СВЧ ДВУХПОЛЮСНИКА Российский патент 2005 года по МПК G01R27/06 

Описание патента на изобретение RU2253874C2

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 fkf≥ 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.

Похожие патенты RU2253874C2

название год авторы номер документа
Панорамный измеритель коэффициента стоячей волны и ослаблений 1989
  • Романов Евгений Иванович
SU1749850A1
Измеритель S-параметров СВЧ-устройств 1989
  • Афонин Игорь Леонидович
  • Саламатин Виктор Васильевич
  • Кудрявченко Иван Владимирович
SU1659903A1
Панорамный измеритель КСВ и ослаблений 1989
  • Трушкин Александр Николаевич
SU1672385A2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯРНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ В РЕЖИМЕ РАССОГЛАСОВАННОГО ТРАКТА МЕТОДОМ ФИКСИРОВАННОЙ ФАЗЫ 1997
  • Помазков А.П.
  • Огурцов А.Н.
RU2136009C1
Панорамный измеритель коэффициента стоячей волны и ослаблений 1990
  • Трушкин Александр Николаевич
SU1725163A1
Измеритель модуля и фазы коэффициента отражения 1990
  • Гимпилевич Юрий Борисович
SU1793392A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯРНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ В РЕЖИМЕ РАССОГЛАСОВАННОГО ТРАКТА 1997
  • Помазков А.П.
RU2141117C1
СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ И ПАНОРАМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Данилов Александр Александрович
  • Кривошеев Виктор Кириллович
  • Плешаков Андрей Владимирович
RU2302643C2
Панорамный измеритель коэффициента стоячей волны и ослаблений 1984
  • Олейников Валерий Николаевич
SU1337828A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ ФИДЕРНОЙ ЛИНИИ 2021
  • Довгополый Николай Петрович
RU2778030C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПАНОРАМНОГО ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ СВЧ ДВУХПОЛЮСНИКА

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.

Формула изобретения RU 2 253 874 C2

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2253874C2

Техника средств связи
РИТ, 1980, вып.4, с.34-40
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-УСТРОЙСТВ 1991
  • Гимпилевич Юрий Борисович[Ua]
RU2022284C1
Устройство для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсника СВЧ 1988
  • Зайцев Александр Николаевич
  • Логанов Сергей Викторович
SU1626194A1
Устройство для измерения коэффициента отражения СВЧ двухполюсника 1985
  • Галеев Энвер Рахимжанович
  • Егоров Андрей Борисович
  • Жендубаев Виктор Николаевич
  • Захаров Игорь Петрович
SU1298690A1
СПОСОБ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛА 1998
  • Волков А.Е.
  • Фролов А.В.
  • Бойко В.Н.
RU2209841C2
US 4839578 А, 13.06.1989.

RU 2 253 874 C2

Авторы

Чупров И.И.

Лобынцев С.В.

Даты

2005-06-10Публикация

2002-06-17Подача