УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ Российский патент 2015 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для измерения уровня вносимых потерь, фазовых характеристик и коэффициента эллиптичности электромагнитной волны волноводных устройств.

Известен модуляционный турникетный радиополяриметр, содержащий турникетное соединение, выполняющее роль разделителя поляризации, первый и второй вентили, модулятор поляризации, измерительный канал, блок калибровки поляризации, направленный ответвитель, блок калибровки интенсивности, первый и второй модуляторы интенсивности, первый и второй тройники, причем модуляторы и тройники образуют гибридное кольцо, дополнительный измерительный канал, короткозамыкатели и управляющий генератор (см. авторское свидетельство СССР 1518805, МПК G01R 29/08, опубл. 30.10.1989 г.).

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции.

Известно устройство для измерения кросс-поляризационной характеристики волноводного тракта, содержащее разделитель поляризации с входом для подключенения к выходу измеряемого элемента, и два канала, включающих первый вентиль и второй вентиль, первый выход разделителя поляризации соединен с входом первого вентиля, а второй выход разделителя поляризации соединен с входом второго вентиля, разделитель поляризации выполнен в виде двухканального поляризационного устройства, а также устройство дополнительно снабжено первым аттенюатором, вход которого подключен к выходу первого вентиля, вторым аттенюатором, вход которого подключен к выходу второго вентиля, коммутатором, первый вход которого подключен к выходу первого аттенюатора, а второй вход подключен к выходу второго аттенюатора, а также блоком измерения, вход которого подключен к выходу коммутатора (см. патент РФ №2242769, МПК G01R 29/08, опубл. 20.12.2004 г.).

Данное устройство обладает необходимой точностью измерений, но включает в свой состав СВЧ-устройства (аттенюаторы и электронные коммутаторы), наличие которых увеличивает время измерения поляризационной характеристики и усложняет конструкцию, снижая надежность устройства. Большая номенклатура сборочных элементов в двух каналах измерения не позволяет исключить взаимовлияние элементов в них, что снижает точность измерения. Устройство имеет не оптимальные показатели по массе и габаритам.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения эллиптичности электромагнитной волны, содержащее разделитель поляризации, выполненный в виде двухканального поляризационного устройства с возможностью подключения входа к выходу измеряемого элемента, первый измеритель уровня сигнала электромагнитной волны, второй измеритель уровня сигнала электромагнитной волны, причем указанные измерители выполнены в виде преобразователей мощности с шиной USB и подключены входами непосредственно к соответствующим выходам разделителя поляризации и выполнены с возможностью подключения к компьютеру, эллиптичность электромагнитной волны определяется по формуле:

где P1, Р2 - уровень сигнала в первом и втором каналах соответственно (см. патент РФ №2398243, МПК G01R 29/08, опубл. 27.08.2010 г. - прототип).

Недостаток известного устройства в недостаточном количестве измеряемых параметров электромагнитной волны

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение количества одновременно измеряемых параметров электромагнитной волны до трех, упрощение конструкции устройства для измерения уровня вносимых потерь, фазовых характеристик и эллиптичности электромагнитной волны, сокращение времени измерения волноводных устройств, повышение точности измерений, обеспечение в устройстве оптимальных показателей массы и габаритов.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения параметров электромагнитной волны, включающее первый и второй измерители уровня сигнала электромагнитной волны, выполненные с возможностью подключения к компьютеру, разделитель поляризации, соединенный первым выходом со входом первого измерителя уровня сигнала электромагнитной волны и выполненный в виде двухканального поляризационного устройства с возможностью подключения входа к выходу измеряемого элемента, введены векторный анализатор электрических цепей и направленный ответвитель, векторный анализатор электрических цепей входом соединен с первым выходом направленного ответвителя и выполнен с возможностью подключения к компьютеру и соединения выхода с входом измеряемого элемента, причем направленный ответвитель входом и вторым выходом соединен соответственно со вторым выходом разделителя поляризаций и входом второго измерителя уровня сигнала электромагнитной волны.

Векторный анализатор электрических цепей представляет собой двухпортовый анализатор серии PNA с шиной USB для подключения к компьютеру.

Предпочтительно первый и второй измерители уровня сигнала электромагнитной волны выполнить в виде преобразователей мощности с шиной USB.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения параметров электромагнитной волны с подключением ее к измеряемому элементу и компьютеру.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - первый измеритель уровня сигнала электромагнитной волны;

2 - второй измеритель уровня сигнала электромагнитной волны;

3 - компьютер;

4 - разделитель поляризации;

5 - измеряемый элемент;

6 - векторный анализатор электрических цепей;

7 - направленный ответвитель;

8 - шина USB.

Устройство для измерения параметров электромагнитной волны содержит первый и второй измерители 1, 2 уровня сигнала электромагнитной волны, выполненные с возможностью подключения к соответствующим входам компьютера 3, разделитель 4 поляризации, соединенный первым выходом со входом первого измерителя 2 уровня сигнала электромагнитной волны и выполненный в виде двухканального устройства с возможностью подключения входа к выходу измеряемого элемента 5, векторный анализатор 6 электрических цепей и направленный ответвитель 7. Векторный анализатор 6 электрических цепей входом соединен с первым выходом направленного ответвителя 7 и выполнен с шиной 8 USB для подключения к компьютеру 3 и соединения выхода с входом измеряемого элемента 5. Направленный ответвитель 7 входом соединен со вторым выходом разделителя 4 поляризаций, а своим вторым выходом соединен с входом второго измерителя уровня сигнала электромагнитной волны.

В качестве измерителей 2, 3 мощности могут быть применены, например, первичные преобразователи мощности U-2000A с шиной USB, выпускаемые фирмой Agilent. Векторный анализатор 6 электрических цепей представляет собой двухпортовый анализатор, например, серии PNA фирмы Agilent (США).

Измеряемым элементом 5 является волноводное устройство, у которого измеряется уровень вносимых потерь, фазовые характеристики и эллиптичность электромагнитной волны. Измеряемый элемент 5 подключается к входу разделителя 4 поляризации.

В качестве разделителя поляризации 4 может быть применено известное двухканальное поляризационное устройство (см. Журнал "Антенны", выпуск 1 (42), 1999 г., стр. 28-30), которое позволяет разделить электромагнитную волну на две линейно поляризованные составляющие и направить в два параллельных канала. Первый канал в предлагаемом устройстве содержит первый измеритель 1 уровня сигналов электромагнитной волны. Второй канал содержит второй измеритель 2 уровня сигналов электромагнитной волны.

Устройство для измерения параметров электромагнитной волны волноводных устройств работает следующим образом.

Электромагнитная волна СВЧ-диапазона линейной или круговой поляризации поступает на измеряемый элемент 5, после прохождения которого она приобретает эллиптическую поляризацию. Далее электромагнитная волна поступает на вход разделителя 4 поляризации.

На разделителе 4 поляризации электромагнитная волна эллиптической поляризации разделяется на две линейно поляризованные составляющие, которые направляются в два параллельных канала через его первый и второй выходы. Направленный ответвитель 7 в одном канале своим первым выходом подключен к входу первого измерителя 1 уровня сигнала электромагнитной волны, а во втором канале своим вторым выходом подключен к входу второго измерителя 2 уровня сигнала электромагнитной волны. Сигнал с первого выхода направленного ответвителя 7 подается на вход векторного анализатора 6 электрических цепей. Результаты измерения уровня вносимых потерь и фазовых характеристик через щину USB с векторного анализатора 6 электрических цепей подаются на порт компьютера 3, где происходит их обработка по заданному алгоритму. Сигналы с выходов первого и второго измерителей 1, 2 уровня сигналов электромагнитной волны подаются на соответствующие порты компьютера 3 одновременно.

Эллиптичность электромагнитной волны определяется по формуле:

где P1, Р2 - уровень сигнала в первом и втором каналах соответственно.

Для упрощения программного обеспечения, повышения точности и быстродействия расчетов в указанной формуле введены модули в степенях.

Устройство измерения параметров электромагнитной волны позволяет осуществлять одновременно с помощью ПЭВМ амплитудные и фазовые измерения, а также измерение коэффициента эллиптичности, что дает возможность упростить процесс измерения параметров электромагнитной волны и конструкцию устройства в целом. Кроме того, в устройстве обеспечено улучшение в несколько раз показателей массы, габаритов и времени измерения за счет исключения коммутации каналов.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для измерения уровня вносимых потерь, фазовых характеристик и коэффициента эллиптичности электромагнитной волны волноводных устройств. Устройство содержит первый и второй измерители 1, 2 уровня сигнала электромагнитной волны, выполненные с возможностью подключения к соответствующим входам компьютера 3, разделитель 4 поляризации, соединенный первым выходом с входом первого измерителя 2 уровня сигнала электромагнитной волны и выполненный в виде двухканального устройства с возможностью подключения входа к выходу измеряемого элемента 5, векторный анализатор 6 электрических цепей и направленный ответвитель 7. Устройство измерения параметров электромагнитной волны позволяет осуществлять одновременно с помощью ПЭВМ амплитудные и фазовые измерения, а также измерение коэффициента эллиптичности, что дает возможность упростить процесс измерения параметров электромагнитной волны и конструкцию устройства в целом. Кроме того, в устройстве обеспечено улучшение в несколько раз показателей массы, габаритов и времени измерения за счет исключения коммутации каналов. Технический результат изобретения: упрощение конструкции устройства для измерения уровня вносимых потерь, фазовых характеристик и эллиптичности электромагнитной волны, сокращение времени измерения волноводных устройств, повышение точности измерений, обеспечение в устройстве оптимальных показателей массы и габаритов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения параметров электромагнитной волны, включающее первый и второй измерители уровня сигнала электромагнитной волны, выполненные с возможностью подключения к компьютеру, разделитель поляризации, соединенный первым выходом с входом первого измерителя уровня сигнала электромагнитной волны и выполненный в виде двухканального поляризационного устройства с возможностью подключения входа к выходу измеряемого элемента, отличающееся тем, что введены векторный анализатор электрических цепей и направленный ответвитель, векторный анализатор электрических цепей входом соединен с первым выходом направленного ответвителя и выполнен с возможностью подключения к компьютеру и соединения выхода с входом измеряемого элемента, причем направленный ответвитель входом и вторым выходом соединен соответственно с вторым выходом разделителя поляризации и входом второго измерителя уровня сигнала электромагнитной волны.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что векторный анализатор электрических цепей представляет собой двухпортовый анализатор серии PNA с шиной USB для подключения к компьютеру.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй измерители уровня сигнала электромагнитной волны выполнены в виде преобразователей мощности с шиной USB.