УСТАНОВКА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКРАННОГО ЗАТУХАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01R21/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области измерения электрических переменных величин, а именно к измерению мощности, и может быть использовано для определения экранного затухания коаксиальных соединителей (адаптеров).

Уровень техники

Известна тестовая установка (IEEE STD 287-2007 «Standard for Precision Coaxial Connectors DC to 110 GHz», подраздел 3.5.2), выполненная в виде замкнутого экранированного пространства прямоугольной формы (камеры), с расположенными в ней входной (передающей) и опорной линейными антеннами и механическим смесителем мод с электроприводом.

Недостатками тестовой установки являются сложность конструкции, ее большие габариты, определяющие рабочий диапазон камеры со стороны низких частот, и высокая стоимость.

Известен способ измерения (IEEE STD 287-2007 ((Standard for Precision Coaxial Connectors DC to 110 GHz», подраздел 3.5.2), который основан на методе смешения мод (Mode-stirred method).

Недостатком способа измерения является его сложность, так как необходимо усреднять значения мощностей за один период вращения лопастей смесителя мод, а также ограниченный рабочий диапазон со стороны верхних частот, обусловленный применением узкополосных линейных антенн.

Раскрытие изобретения

Основной задачей, решаемой заявляемой группой изобретений, является создание установки и способа измерения экранного затухания, позволяющих упростить конструкцию измерительной камеры, снизить ее стоимость, и упростить способ измерения.

Технический результат, достигаемый с помощью предложенных решений, заключается в уменьшении габаритов измерительной камеры, повышении точности измерения и в расширении рабочего диапазона в сторону верхних частот.

Для исключения возбуждения в измерительной камере, рассматриваемой как объемный резонатор, волн высших типов и необходимости их смешения предлагается вместо прямоугольной формы использовать резонатор с плавно изменяющимся поперечным сечением, образованный двумя одинаковыми широкополосными пирамидальными рупорами, соединенными раскрывами. Рупор является нерегулярной линией. Фиксированные размеры поперечного сечения, приводящие к резонансам и возбуждению волн высших типов, у него отсутствуют, поэтому в рупоре сохраняется одномодовый режим на волне основного типа подводящего волновода.

Технический результат достигается тем, что в установке для измерения экранного затухания, включающей генератор, измерительную экранированную камеру и приемник, согласно предложенному решению, измерительная экранированная камера образована двумя широкополосными пирамидальными рупорами, расположенными на горизонтальной плоскости, между раскрывами рупоров помещена соединительная рамка из металлической полосы, в рамке выполнены боковые прорези, через которые проходят два СВЧ кабеля, подключаемые к тестируемому устройству, нагрузкам согласованным и приемнику, при этом размеры сторон рамки совпадают с размерами раскрыва рупоров, хвостовые части которых зафиксированы штативами.

Также технический результат достигается тем, что в способе измерения экранного затухания, включающем измерения опорного уровня мощности и уровня просочившейся через сочлененные соединители мощности внутри измерительной камеры, согласно предложенному решению, подключают измерительную камеру с расположенным в ней исследуемым устройством и подсоединенными к нему нагрузками согласованными, к генератору и приемнику, устанавливают на генераторе и приемнике рабочий диапазон частот, при этом значение уровня мощности собственного шума приемника не более минус 100 дБм, затем подают сигнал с генератора и фиксируют максимальное значение опорного сигнала, далее переподключают приемник и одну нагрузку согласованную, подключив приемник к исследуемому устройству, а нагрузку согласованную - к выходу измерительной камеры, подают сигнал с генератора, фиксируют уровень мощности, просочившейся через сочлененные соединители, и определяют значение экранного затухания по формуле:

А=Р₁-Р_И,

где:

Р₁ - опорный уровень мощности, поступившей через измерительную камеру на вход приемника, дБм;

Р_И - уровень мощности, просочившейся через имеющиеся зазоры в корпусе исследуемого устройства, дБм.

Предпочтительно в качестве приемника используют анализатор спектра.

Предпочтительно в качестве генератора используют синтезатор частот.

Повышение точности измерения обуславливается отсутствием смесителя мод, поскольку отпадает необходимость усреднения за период одного вращения его лопастей опорного уровня и уровня просочившейся мощности, а также проведением измерений на горизонтальной поляризации, что улучшает защиту от внешних помех, чаще имеющих вертикальную поляризацию, в случае их попадания в измерительную камеру. Широкополосность установки определяется диапазоном частот рупорных частей камеры.

Краткое описание чертежей

Предложенное решение поясняется рисунками.

На фиг.1 представлена схема измерения опорного уровня мощности, на фиг.2 схема измерения мощности, определяющей экранное затухание.

Установка представляет собой измерительную камеру 1, образованную двумя широкополосными пирамидальными рупорами 2 и 3, и соединительной рамкой 4. Вход одного рупора 2 соединен с генератором 5, а вход другого рупора 3 соединен с входом приемника 6 или нагрузкой согласованной 7. В соединительной рамке 4 выполнены боковые прорези, через которые пропущены кабели СВЧ, один из которых соединен с нагрузкой согласованной 8, а другой - с нагрузкой согласованной 7 или приемником 6, вторыми концами кабели подключены к исследуемому устройству 9.

Осуществление изобретения

Позиционирование исследуемого устройства 9 и подводящих к нему кабелей СВЧ в измерительной камере 1, а также фиксация раскрывов рупоров 2 и 3 обеспечивается соединительной рамкой 4, выполненной из металлической полосы прямоугольного сечения, размеры сторон которой совпадают с размерами раскрыва рупоров 2 и 3. Рупоры 2 и 3 и кабели СВЧ с исследуемым устройством располагаются на горизонтальной плоскости, хвостовые части рупоров фиксируются штативами. Кроме позиционирования устройств соединительная рамка 4 служит экраном от внешних помех, которые могут проникнуть в измерительную камеру 1 через возможные зазоры в месте соединения раскрывов рупоров. Полная экранировка измерительной камеры 1 от внешних помех не является необходимой, поскольку после позиционирования ее качество остается неизменным как при измерении опорного уровня мощности, так и при измерении мощности, просочившейся через зазоры в корпусе исследуемого устройства 9. В центре боковых сторон соединительной рамки 4 выполнены прорези шириной, равной максимальному диаметру используемых кабелей. Фиксацию кабеля СВЧ меньшего диаметра можно выполнить, дополнительно применив соответствующих размеров разрезные шайбы.

Предлагаемый способ измерения экранного затухания заключается в следующем.

Исследуемое устройство 9 размещают в соединительной рамке 4 и подсоединяют к нему согласованные нагрузки 7 и 8. Фиксируют в соединительной рамке 4 раскрывы рупоров 2 и 3, а их хвостовые части устанавливают на штативы. Выставляют на приемнике 6 рабочий диапазон частот. Уровень мощности собственного шума анализатора спектра 6 с подключенной к его входу измерительной камерой не должен превышать минус 100 дБм. На генераторе 5 выставляют рабочий диапазон частот и уровень выходной мощности, равный 10 дБм. Для настройки измерительной камеры 1 проводят юстировку рупоров 2 и 3, с помощью штативов перемещая их хвостовые части в вертикальной и горизонтальной плоскостях, добиваясь максимального уровня сигнала на анализаторе спектра 6. Фиксируют максимальное значение опорного уровня мощности Р₁ в дБм.

От исследуемого устройства 9 отсоединяют нагрузку согласованную 7, и при помощи кабеля СВЧ подключают его к анализатору спектра 6, а нагрузку согласованную подключают к входу рупора 3. Переключения выполняют, не меняя юстировки камеры и позиционирования исследуемого устройства в соединительной рамке 4. Фиксируют значение уровня мощности Р_И в дБм, поступившей через зазоры в корпусе исследуемого устройства 9 на вход анализатора спектра 6.

Экранное затухание в дБ определяют по формуле:

А=Р₁-Р_И.

Таким образом, при реализации заявляемой группы изобретений достигается возможность измерения экранного затухания в диапазоне рабочих частот измерительной камеры.

Группа изобретений относится к метрологии. Установка измерения экранного затухания содержит измерительную экранированную камеру, генератор и приемник. При этом камера образована двумя рупорами, расположенными на горизонтальной плоскости, между которыми установлена соединительная рамка из металлической полосы. В рамке выполнены боковые прорези, через которые проходят два СВЧ кабеля, подключаемые к тестируемому устройству, нагрузкам и приемнику. При этом размеры сторон соединительной рамки совпадают с размерами раскрыва рупоров, хвостовые части которых зафиксированы штативами. При этом в качестве приемника используется анализатор спектра, а генератор выполнен в виде синтезатора частот. Способ измерения экранного затухания предполагает измерение опорного уровня мощности и уровня просочившейся через соединители мощности внутри измерительной камеры. При задании на генераторе и приемнике рабочего диапазона частот учитывают, что значение уровня мощности собственного шума приемника составляет не более минус 100 дБм. Затем подают сигнал с генератора, фиксируют максимальное значение опорного сигнала, переподключают приемник и одну нагрузку, подключив приемник к исследуемому устройству, а нагрузку - к выходу измерительной камеры, подают сигнал с генератора, фиксируют уровень мощности, просочившейся через сочлененные соединители, и определяют значение экранного затухания. Технический результат - уменьшение габаритов, повышение точности измерения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка измерения экранного затухания, включающая измерительную экранированную камеру, генератор и приемник, отличающаяся тем, что измерительная экранированная камера образована двумя одинаковыми широкополосными пирамидальными рупорами, расположенными на горизонтальной плоскости, между рупорами расположена соединительная рамка из металлической полосы, в соединительной рамке выполнены боковые прорези, через которые проходят два СВЧ кабеля, подключаемые к тестируемому устройству, нагрузкам согласованным и приемнику, при этом размеры сторон соединительной рамки совпадают с размерами раскрыва рупоров, хвостовые части которых зафиксированы штативами.

2. Способ измерения экранного затухания, включающий измерения опорного уровня мощности и уровня просочившейся через сочлененные соединители мощности внутри измерительной камеры, отличающийся тем, что подключают измерительную камеру с расположенным в ней исследуемым устройством, подсоединенными к нему нагрузками согласованными, к генератору и приемнику, устанавливают на генераторе и приемнике рабочий диапазон частот, при этом значение уровня мощности собственного шума приемника не выше минус 100 дБм, затем подают сигнал с генератора, фиксируют максимальное значение опорного сигнала, далее переподключают приемник и одну нагрузку согласованную, подключив приемник к исследуемому устройству, а нагрузку согласованную - к выходу измерительной камеры, подают сигнал с генератора, фиксируют уровень мощности, просочившейся через сочлененные соединители, и определяют значение экранного затухания по формуле:
А=Р₁-Р_И,
где:
Р₁ - опорный уровень мощности, поступившей через измерительную камеру на вход приемника, дБм;
Р_И - уровень мощности, просочившейся через имеющиеся зазоры в корпусе исследуемого устройства, дБм.

3. Установка для измерения экранного затухания по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приемника используют анализатор спектра.

4. Установка для измерения экранного затухания по п.1, отличающаяся тем, что в качестве генератора используют синтезатор частот.