Прибор для расчета электрических цепей СВЧ Советский патент 1983 года по МПК G06G1/08 

Изобретение относится к м аническим средствам вычислительной тех ники и предназначено для расчета . электрических цепей СВЧ, а именно определения направленност. ответвит ля, коэффициента отражения нагрузки и сдвига фаз между ними по результатам трех измерений, одно из которых сделано при непосредственном со динении нагрузки с рефлектометром, а два других - при соединении через отрезки линии передачи разной длины с номинальным волновым сопротивлением. При измерении малых коэффициенто отражения основную ошибку дает конечная величина направленности рефлектометра, ориентированного на отраженную волну. Известна методика измерений, поз воляющая исключить зависимость точг ности измерений от конечной направленности рефлектомет ра, которая заключается в следумцем. При измере нии малых коэффициентов отражения можно считать, что А Г + Д, где А - сигнал, поступающий в де текторную головку; Г - сигнал, обусловленный коэффициентом отражения; Д - сигнал, обусловленный конечной направленностью датчика отраженной волны. П9 теореме косинусов А Д + Г - 2ДГ.-созСм -If } - Д + Г + 2ДГ-соз(р, Ц где А,Д,Г. - модули А, Д и Г, соответственно , С - угол между Д и Г. Включая между нагрузкой с коэффи циентом отражения Г и рефлектометро отрезок линии с номинальным волновы сопротивлением и электрической длиной «1 и а: 2 , получим А Д + Г + 2ДГ.соз((р-2об1) (2 А д + 2ДГ cos(C()-2ot2). (3 Таким образом, с помощью трех измерений получаем систему из трех нелинейных уравнений с тремя неиз.вестными Д,Г и (р ,LlJ Однако решив эту систему, мы получим громоздкие выражения, расчеты по которым требуют много времени Известны приборы для расчета эле трических цепей, позволяющие определять полное сопротивление, эквивалентное последовательно или параллельно включенньам полным сопротив лениям, и содержащее основание, на которое нанесены дуговь1е шкалы, и две поворотные на шарнире линейки, связанные одна с другой при помощи выступа, установленного на основании и проходящего через продольные пазы в обеих линейках . 2 . Недостатком приборов является узкий Круг определяемых параметров. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является прибор для расчета электрических цепей, позволяющий определять коэффициент отражения нагрузки по известной величине направленности рефлектометра ,ориентированного на отраженную волну (или направленность рефлектометра по известной величине коэффициента отражения нагрузки), и результатам двух .измерений, одно из которых сделано при непосредственном соединении нагрузки с рефлектометром а второе - при соединении через отрезок линии передачи с номинальным волновым сопротивлением. Прибор состоит из основания, по которому перемещается ползунок с осью. На оси установлены две линейки, с одной из линеек жестко связана дуговая шкала. На конце основания установлены две другие линейки с возможностью вращения вокруг общей оси, на этих линейках имеются фиксируемые ползунки с визирами. Центры осей вращения всех линеек расположены на прямой, параллельной направлению перемещения ползунка относительно основания. Основание и все линейки имеют одинаковые шкалы. i-. Установив ползунки с визирами на деленияf соответствующие результатам двух,измерений (при непосредственном соединении нагрузки с рефлектометром и через отрезок линии передачи), а ползунок на основании на деления, соответствующие известной величине направленности, и сделав угол междулинейками на ползунке равным удвоенной электрической длине отрезка линии передачи, вращаем все линейки до тех пор, пока визиры на ползунках линеек, имеющихся на основании, не совместятся с одинаковыми делениями надвух других линейках, что будет соответствовать неизвестному коэффициенту, отражения з . Однако известным прибором нельзя пользоваться, если и коэффициент отражения нагрузки и направленность рефлектометра неизвестны4 Цель изобретения - расширение числа вычисляемых параметров за счет определения направленности ответвителя, коэффициента отражения иагрузки и сдвига фаз между ними по результатам трех измерений, а также повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в приборе для .расчета, электрических цепей СВЧ, содержащем осно вание, на котором в направляющих раз мещен ползунок, и два поворотных указателя, одними концами закрепленных на оси, установленной на .ползунке перпендикулярно к плоскости основания, -на основание нанесена система концентрнческих окружностей, цент которых расположен на линии, параллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось, а на ползунке под поворотными указателями на оси размещен прозрачный поворотный диск, на который нанесена система концентрических окружностей и угловая шкала. На фиг. 1 представлена конструкция прибора; на фиг. 2 - графическая иллюстрация формул 1-3. , Прибор состоит из основания 1с лин.ейно перемещающимся по нему ползунком 2, на оси 3 которого устано лен прозрачный поворотный диск 4. На основание нанесена система 5кон центрических окружностей, образуютих полярную систему координат, полюс который лежит на линии, параллельной напр авлению перемещения пол зунка и проходящей через ось 3. Кро ме того, на основании имеются индик торы выделения любых окружностей. Такое выделение окружностей можно осуществить наложением на основание разноцветных колец или путем подсветки. На диске 4 имеются аналогии ная система 6 концентрических окруж ностей , образующих полярную систему координат, полюс которой совпадает осью 3, и два поворотных указателя 7 и 8. Так как измерительные приборы на СВЧ обычно градуируются в де| ибелах, то для упрощения работы с прибором радиус-векторы в обеих системах координат нужно брать в логарифмическом масштабе. Линейное перемещение ползунка по основанию обеспечивается направляющими 9, в которых установлен ползунок. Прибор работает следующим образо С помощью системы индикации на Основании выделяются три окружноети, соответствующие трем измерениям А, А и Ag. Поворотные указатели 7 и 8 устанавливаются относительно полярной оси 10 на углы 2oL vt 2Ay соответственно по угловой шкале 11, Перемещением ползунка относительно основания и вращением диска 4 отыскивается положение, при котором выделенные окружности на основании пересекаются с указателями 7 и 8 и полярной осью 10 в точках, лежащи на одной окружности диска 4. Радиус этой окружности и расстояние меж- ду полюсами определяют неизвестные направленность и коэффициент отраже-; ния, а угол между линией, соединяющей полюса, и полярной осью 10 - фазовый сдвиг между ними. Чтобы узнать какое из полученных чисел является направленностью, а какое - коэффициентом отражения, необходимо повторить измерения с другой нагрузкой. Для повышения точности отсчета при небольших размерах прибора применяется нормировка: величлна максимального из векторов А, А , AJ (например А) принимается за О дБ и ему соответствует наибольшая окружность на основании, две другие выделяемые окружности - А-А и А-А. (ЕСЛИ бы масштаб был линейным, а не логарифмическим, то нужно было бы делить на наибольшее из чисел А, А и А;2 два остальных). В результате получается две величины Д-А и Г-А. Предлагаемый прибор позволяет также ускорить определение коэффициента отражения нагрузки по известной величине направленности рефлектометра и результатам двух измерений по сравнению с известным. Для этого нужно сделать следующее. С помощью системы индикации на основании выделяются две окружности, . соответствующие двум измерениям А и А. Ползунок устанавливается таким образом, чтобы расстояние между полюсами соответствовало известной направленности ответвителя, а угол между поворотным указателем 7 и полярной осью 10 берется равным . Затем вращением диска 4 отыскивается положение, при котором выделенные окружности на основании пересекаются с указателем 7 и полярной осью 10 в точках, лежащих на одной окружности диска 4. Радиус этой окружности определяет коэффициент отражения, а угол между линией соединяющей полюса, и полярной осью 10 - фазовый сдвиг между направленностью и коэффициентом отражения. Таким образом, при работе с прибором надо вращать круг вместо того, чтобы одновременно вращать три .линейки. Использование изобретения позволит свести трудоемкий процесс вычисления большого количества параметров к простым механическим действиям и даст экономию времени 8-14 мин при вычислении одной точки .частотной характеристики, а при снятии всей амплитудно-частотной характеристики, которая обычно содер- жит не менее 5 точек - 40-70 мин.

ПРИБрР ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СВЧ, содержащий основание, на котором в направляющих размещен ползунок, и два поворотных указателя, одними концами закрепленных на оси, установленной на ползунке перпендикулярно к плоскости основания , отлич ающи и ся тем, что, с целью расширения числа вычисляемых параметров за счет определения направленности ответвителя, коэффициентаотражения нагрузки и сдвига фаз между ними, а также повышения быстродействия, на основание нанесена система концентрических окружностей, центр которых расположен на линии,, параллельной направлению перемещения ползунка и проходящей через ось, а на ползунке под поворотными указателями на оси размещен прозрачный поворотный диск, на кото(О рый нанесена система концентрических окружностей и угловая шкала.