Измеритель комплексных параметров СВЧ четырехполюсников Советский патент 1984 года по МПК G01R27/04 

Изобретение относится к СВЧ изм рительной технике и может быть использовано для измерения комплексн параметров линейных невзаимных четырехполюсников. Известен измеритель комплексных параметров СВЧ- четырехполюсников, содержащий.двухчастотный свип-гене ратор, два делителя мощности, четн аттенюатора, исследуемьлй четырехполюсник, два смесителя с детектор ннми золовками, два усилителя пром жуточной частоты, усилитель АРУ, дв фазовых детектора, электронно-лучевую трубку, при измерении КСВ-направленный ответвитель 1 . Однако в данном измерителе не осуществлена автоматизация процесса измерения невзаимных параметров СВЧ четырехполюсников, так как для изменения направления распространения СВЧ энергии через исследуемый четыр полюсник необходима его переориента ция, что усложняет и удлиняет процесс измерения. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является измеритель комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников, содержащий управляемый. СВЧ-переключатель, вход которого является входом СВЧ-сигнала, к управляющему входу подключен первый выход .блока управления, к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль, первичные каналы первого и второго направленных ответвителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывающий вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразо ватель частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя и блоку настройки перестраиваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты, соединенного выходом с входом стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя подключен к управля ющему входу гетеродина через блокавтоматической подстройки частоты, а выход гетеродина соединен с вторы входом смесителя, а также блок памя ти, выход которого через арифметический блок соединен с входом цифро вого индикатора, второй, третий, и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляю щими входами блока памяти, арифмети ческого блока- и цифрового индикатора, при этом выход первичного канал второго направленного ответвителя вход первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого СВЧ- четырехполюсника С23. Однако известное устройсвто не позволяет обеспечить высокую точность измерения комплексных параметров СВЧ-четырехполюср1иков , Цель изобретения - повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели в устройстве-измерителе комплексных параметров СВЧ-четырехполюсни- ков, содержащем управляемый СВЧ- переключатель, вход ко горого является входом СВЧ-сигнала,,к управляющему входу подключен первый выход блока управления к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль, первичные каналы первого и второго направленных ответвителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывающий вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразователь частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя и блок настройки перестра-. иваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты, соединенного выходом с входом стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетеродина через блок автоматической подстройки частоты, а .выход гетерсдина соединен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выход которого через арифметический блок соединен,, с входом цифрового индикатора, второй, третийи четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами б.тюка памяти, арифметического блока и Цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и вход первичного канала третьего направленного, ответвителя являются соответственно входом и выходом для подключения исследуемого СВЧ-четырехполюсника, введены четырехканальный управляемый СВЧ- переключатель, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, цифровой измеритель разности фаз разновременного сравнения и цифровой измеритель отношения напряжений разновременного сравнения, причем выходы вторичных каналов второго, третьего и четвертого направленных ответвителем соединены с соответствующими входами четырехканального управляемого СВЧ-переключателя, выход которого подключен к второму входу стробоскопического преобразоваетля частоты, выход смесителя соединен с входом цифрового измерителя разности фаз разновременного сравнения и цифрового измерителя отношения напряжений разновременного сравнения, выходыкоторых подсоединены к первому и второму информационным входам блока памяти. На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя комплексных параметров СВЧ- четырехполюсников. Измеритель комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников содержит первый развязывающий вентиль 1, управляемый СВЧ- переключатель 2, вто рой развязывающий вентиль 3, первый 4 и второй 5 направленные ответвителя, .измеряемый четырехполюсник 6, третий 7 и четвертый 8 направленные ответвите и, четырехканальный управляемый СВЧ-переключатель 9, умно житель частоты 10, стробоскопически преобразователь 11 частоты, блок 12 управления, перестраиваемый генерат 13, блок 14 настройки, гетеродин 15, смеситель 16, блок 17 автоматической подстройки частоты, цифровой индикатор 18, цифровой измеритель 19отношения напряжений разновремен ного сравнения, цифровой измеритель 20разности фаз разновременного сра нения, арифметический блок 21,блок 22 памяти. Причем клемма входа СВЧ-сигнала соединена с в-ходом управляемого СВЧ переключателя 2, первый выход которого через первый развязывающий вен тиль 1, первичные каналы первого 4 и второго 5 направленных ответвителей подключен к входу Измеряемого четырехполюсника 6, а второй выход через второй развязывающий вентиль 3, первичные каналы четвертого 8 и третьего 7 направленньк ответвителе к выходу измеряемого четырехполюсника б, выходы вторичных каналов направленных ответвителей 4,5,7 и 8 подключены к входам четырехканально го управляемого СВЧ-переключателя 9, выход которого через стробоскопи ческий преобразователь.11 частоты и смеситель 16 соединен с входами цифрового измерителя отношений напряжений разновременного сравнения 20, выход стробоскопического преобразователя частоты 11 через блок 14 настройки, перестраиваемый генератор 13, умножитель 10 частоты соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя11 частоты, выход смесителя 16 через блок 17 автоматической подстройки частоты и гетеродин 15 подсоединен к второму входу смесителя 16, выходы цифрового измерителя 19 отношения напряжения разновременного сравнения и цифрового измерителя 20 раз.ности фаз разновременного сравнения соединены с первым и вторым входами блока 22 памяти, выход которого через .арифметический блок 21 соединен с цифровым индикатором 18, первый, второй, третий, четвертый, пятый выходы блока 12 .управления.соединены с управляющими входами управляемого СВЧ-переключателя 2, четырехканального управляемого СВЧ-переключателя 9, блок 22 памяти, арифметического блока 21, цифрового индикатора 18. .Измеритель комплексных параметров ВЧ-четырехполюсников работает следующим образом. Аглоритм измерений разделен на два цикла. В первом цикле из блока 12 управления на управляемый вход СВЧ-переключателя 2 подается сигнал, который, подключает вход СВЧсигнала к входу первого развязывающего вентиля 1. Через кольцевой тракт, образованный развязывающими вентилями 1,3, направленными ответвителями 4,5,7 и 8 измеряемым четырехполюсником б, распространяются подающая волна а в прямом направлении и отраженная от выхода тракта (развязывающий вентиль 3) олна а2 в обратном направлении. В тракте следует учитывать отраженные от входа и выхода измеряемого четырехполюсника 6 волны. В направленном ответвителе 5 происходит интерференция распространяющихся в обратном направлении волн, а в направленном ответвителе - распрост раняющихся в прямом направлении волн. .21-2 22 где а , а , Ъ,Ъ1 - комплексные нормированные волны при распространении в тракте падающей волны в прямом направлегНИИ, части которых ответвляются в направленных ответвителях 4, 8,5хИ( 7 соответственно, ё г S-f2 З- 22 комплексные коэф7 фициенты матрицы рассеяния измеряемого четырехполюсника 6. Во втором цикле из блока 12 управления на управляемый вход СВЧ-переключателя- 2 подается сигнал, который подключает вход СВЧ-сигнал к входу второго развязывающего вентиля 3. .Через кольцевой тракт распростра-., няются падающая волна в обратном направлении а 2 и Отраженная от выхода тракта (развязывающий вентиль 1) волна а 1 в прямом направлении. При этом

(21

«..-55.... ,

де а , а , Ь, Ъ - комплексные

анные волны при распространениив тракте пгвдаю щей волны в обратном направлении, части которых ответвляются в направленных от.ветвителях 4,8,5 и 7 соответственно t Из (1) и (2) легко получить две

истемы уравнений

.. ,:

2 12

11

После решения их и несложных преобразований получаем

Sir(3)

1ь

5i2-a

101 22dir ,-„ 1 255 Если определить модули отношений и разности фаз комплексных величин, входящих в (3) и (4)

(51

то при соответствующей математической обработке можно найти модули и фазы комплексных коэффициентов 0 матрицы рассеяния

Yos() 111

I.AlAf-aA/.cosCf,.)

(ь)

.. .2 ) .

№

((f,.V,)

л2-.л2,2

0 ,5 |2.() (V4)

2 .2.2

2. .

1Mf- -2V6 °S()

) /|.,cos ,cos()

AjA..c/v

(Лг

A 5inS -A A Sin|f +Y |

)

Vfe( -drcto-b .

)

Д 5,-п(.Д Д )

V -arcto- - ° Д 3/

21 jCOsV-A A cos( I 65 () 1-А,А,соз(,) A,5inV-A A sin/Y- -VJ (Л , s g a 6 2 k AjCosVj- () t-A3A,to5(%./,) Значения A ,J ,h ,V, 2,3 определяются в первом цикле измерений значения А ,А5 ,h(,,4 i % (. - во втором цикле измерений. В свою очередь каждый цикл состоит из трех тактов, в течение каждого из которых происходит отдельное измерение А и if А, и Ч и т.д. в зависимости от коммутаций, осуществляемых в четырехполюсном управляемом СВЧ-переключателе 9. Например, значения А и Ч,определяются цифровым

ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий управляемый СВЧ-переключатель, вход которого является входом СВЧ- сигнала, к управляющему входу подключен первый выход блока управления, к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль,первичные каналы первого и второго направленных ответвителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывающий вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразователь частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя, и блок настройки перестраиваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты,соединенного выходом с входом стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетерюди- на через блок автоматической 1одстрой ки частоты, а выход гетеродиа coJeдинен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выход которого через арифметический блок соединен с входом цифрового индикатора, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, арифметического блока и цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и вход первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого СВЧ-четырехполюсника, отличаю-g щ и и с я тем, что, с целью повыше- (Л ния точности измерений, в него введе ны четырехканальный управляемый СВЧ- переключатель, управляющий вход кото рого соединен с пятым выходом блока управления, цифровой измеритель раз- g ности фаз разновременного сравнения и цифровой измеритель отношения напряжений разновремённого сравнения, о причем выходы вторичных каналов 00 второго, третьего и четвертого направленных ответвителей .соединены 4 с соответствующими входами четыреха канального управляемого СВЧ-переключателя, выходкоторого подключен к ) второму входУ стробоскопического со преобразователя частоты, выход смесителя соединен с входом цифровым измерителя разности фаз разновременного сравнения и цифрового измерителя отношения напряжений разновременного сравнения, выходы которых подсоединены к первому и второму информационным входам блока памяти.