Устройство для измерения амплитудных параметров СВЧ четырехполюсников Советский патент 1984 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к технике СВЧ измерений и может использоватьс для измерения амплитудных параметро взаимных и невзаимных СВЧ четырехполюсников, Известно устройство для измерени коз4ФШиента отражения линейного из мерителя формы сигналов, содержащее генератор импульсов, ЭЦВМ, отражатель и исследуемый линейный измеритель формы сигналов Ll9. Однако при измерении параметров передачи в таком устройстве объект измерения должен быть включен между генератором импульсов нелинейным измерителем формы сигналов, а при измерении параметров отражения объект измерения включается после линейного измерителя формы сигналов Таким образом, цтя того, чтобы измерить все элементы матрицы рассеяния четырехполюсника необходимо про извести перемонтаж тракта четыре раза, что исключает принципиальную возможность автоматизации процесса измерения. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения амплитудных параметров СВЧ четырехполюсников, содержащее импульсный СВЧ генератор, к выходу импульса синхронизации которого подсоединен вход синхронизации двухканального стробоскопического осциллографа, первый вход и первый выход которого подключены соответственно к входу и выходу ЭВМ, а также последовательно соединенные первую входную линию, первый преобразователь частоты и первую выходную линию, выход которой является входом для ПОДКЛЮ г,чения входа исследуемого СВЧ четырехполюсника, при этом второй вход и выход первого преобразователя частоты соединены соответственно с вторым выходом и вторым входом двух канального стробоскопического осцил лографа, управляющие входы двухканального стробоскопического осциллографа и ЭВМ подключены к блоку управления t2J. Известное устройство не обеспечивает измерения как взаимных, так и невзаимных СВЧ четырехполюсников Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерений параметров как взаимных, так и невзаимных СВЧ четырехполюсников. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения амплитудных параметров СВЧ четырехполюсников, содержащем импульсный СВЧ генератор, к выходу импульса синхронизации которого подсоединен , вход синхронизации двухканального стробоскопического осциллографа, первый вход и первый выход которого подключены соответственно к входу и выходу ЭШ, а также последовательно соединенные первую входную линию, первый преобразователь частоты и первую выходную линию, выход которой является входом для подключения входа исследуемого СВЧ четырехполюсника, при этом второй вход и выход первого преобразователя частоты соединены соответственно с вторым ш {ходом и вторым входом двухканального стробоскопического осциллографа, управляющие входы двухканального стробоскопического осциллографа н ЭВМ подключены к блоку управления, к выходу импульсного СВЧ генератора последовательно подключены двухканальный переключатель, управляющий вход которого соединен с блоком управления, первый вентиль, вторая входная линия, второй преобразователь частоты и вторая выходная линия, выход которой является входом для подключения выхода исследуемого СВЧ четырехполюсника, между вторым выходом двухканального переклинателя и входом первой входной линии включен второй вентиль, причем выход и второй вход второго преобразователя частоты соединены соответственно с третьим входом и третьим выходом двухканального стробоскопического осциллогр а. На иг. I приведена структурная электрическая схема устройства для измерения и4Ш1итудных параметров СВЧ четырехполюсников; на фиг, 2 структурная электрическая схема блока управления. Устройств для измерения амплитудных параметров СВЧ четырехполюсников содержит и шульсный СВЧ генератор I, двухканальный переключатель 2, первый и второй вентили 3 и 4, первую и вторую входные линии 5 и 6, перш и второй преобразователи 7 и 8, первую и вторую выходные линии 9 и 10, исследуемый СВЧ четырехполюсшпс 11, двухканальт.1Й

стробоскопический осциллограф 12, ЭВМ 13 с терминалом 14, блок 15 управления. Блок 15 управления содержит задающий генератор 16, делитель 17 частоты, первый и второй усилители-формирователи 18 и 19, постоянное запоминающее устройство 20, переключатель 21 рода работ. Причем выход задающего генератора 16 подключен к первому входу делителя I7 частоты, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго усилителейформирователей 18 и 19 и к первому и второму входам постоянного запоминающего устройства 20, первый выход переключателя 21 рода работ подключен к третьему входу постоянного запоминающего устройства 20, а его второй выход подключен к входу задающего генератора 16 и к второму , входу делителя 17 частоты.

Устройство для измерения, амплитуды параметров СВЧ четырехполюсников работает следующим образом.

Работа блока 15 управления как при измерении, так и при калибровке состоит из четырех тактов и осуществляется следующим образом. Нажимается кнопка Пуск, находящаяся в переключателе 21 рода работ, которая запускает задающий генератор 16 и делитель 17 частоты. Сигналы с задающего генератора 16 поступают на счетный вход делителя 17 частоты построенного на базе двухразрядного счетчика с самоостановом, С выхода второго разряда делителя 17 частоты сигналы поступают на первый усилитель-формирователь 18, который формирует управляющие сигналы для управления работой двухканального переключателя 2, С выхода первого разряда делителя 17 частоты сигналы поступают на второй усилитель-формирователь 19, который формирует управляюпще сигналы для управления работой коммутатора каналов двухканального стробоскопического осциллографа 12. Сигналы с первого и второго разрядов делителя 17 частоты поступают также на первый и второй входы выбора ячеек памяти постоянного запоминающего устройства 20, третий вход которого подключен к переключателю 21 рода работы. Выходные сигналы постоянного запоминаю щего устройства 20 в виде цифровых

кодов поступают на ЭВМ 13 и управляют выбором режимов ее работы.

В первый такт работы блок 15 уп-,

равления выдает управляющие сигналы которые устанавливают предлагаемое

устройство в такое сос1ояние, при котором оно измеряет (или калибруется на измерение) коэффициент рассеяния S , во втором тактеS, в третьем - четвертом После окончания четвертого jftKта цикл измерений (калибровки) заканчивается. В режиме калибровки вместо исследуемого СВЧ четырех.полюсника 11 в измерительный тракт включается эквивалентный по геометрическим размерам отрезок прецизион ной линии передачи без потерь. Блок 15 управления устанавливается в режим калибровки. При таком состоянии блока 15 управления ЭВМ 13 работает в режиме получения и накопления данных, поступающих от двухканального стробоскопического осциллографа 12,

В первый такт работы блока-15 управления двухканальный переключатель 2 подключает выход импульсного СВЧ генератора 1 к первому вентилю, 3, а электронный коммутатор каналов двухканального стробоскопического осциллографа 12 пропускает на око-: нечный усилитель вертикального отклонения двухканального стробоскопического осциллографа 12 сигналы только первого, канала. Зондирующий сигнал с импульсного СВЧ генератора 1, через двухканальный переключатель 2, первый вентиль 3, первую входную линию 5, первый преобразователь 7, первую выходную линию 9, отрезок прецизионной линии передачи без потерь, вторую выходную линию 10,второй преобразователь 8, вторую входную линию 6 поступает на второй вентиль 4 и поглощается им. Этот зондирующий сигнал считывается первым преобразователем 7, измеряется двухканальным стробоскопическим осциллографом 12 и запоминается в ЭВМ 13 как u(t).

Во второй такт работы блока 15 управления электронный коммутатор каналов двухканального стробоскопического осциллографа 12 пропускает на оконечный усилитель вертикального отклонения двухканального стробоскопического осциллографа 12 сигналы только второго канала. Двухканальный переключатель- 2 не изменя ет своего состояния, и поэтому зон- дирующий сигнал распространяется в том же направлении, как и при измерении S , Этот зондирующий сигнал считывается вторым преобразовав телам 8, измеряется двухканальным стробоскопическим осциллографом 12 и запоминается в ЭВМ 13 как V (t), В третьем такте работы блока 15 управления двухканальный переключатель 2 подключает выход импульсного СВЧ генератора 1 к второму вентилю 4, а электронный коммутатор каналов двухканального стробоскопического осциллографа 12 пропускает на оконечный усилитель двухканального стробоскопического осциллографа 12 сигналы только первого канала. Зондирующий сигнал с импульсного СВЧ генератора 1 через двухканальный переключатель 2, второй вентиль 4, вторую входную линию 6, второй преобразователь 8, вторую выходную линию 10, отрезок прецизионной линии передачи без потерь,первую выходную линию 9, первый преобразователь 7, первую входную линию 5 поступает на первый вентиль .3 и поглощается им. Этот зондирующий сигнал считывается первым проходным преобразова телем 7, измеряется двухканальным стробоскопическим осциллографом 12 и запоминается в ЭВМ 13 как (t). В четвертом такте работы блока 15 управления электронный коммутатор каналов двухканального стробоск пического осциллографа 12 пропускает на оконечный усилитель вертикаль ного отклонения двухканального стро боскопического осциллографа 12 сигналы только второго канала. Двухканальный переключатель 2 не изменя ет своего состояния, и поэтому зондирующий сигнал распространяется в том же направлении, как и при измерении Этот зондирующий сигнал считывается вторым преобразователем 8, измеряется двухканальным стробоскопическим осциллографом 12 и запоминается в ЭВМ 13 как ), В режиме измерения исследуемый СВЧ четырехполюсник II выключается в измерительный тракт. Блок 15 управления переводится в режим измерения. При таком состоянии блока управления ЭВМ 13 вьшолняет следующие функции: получение данных; выполнение дискретного преобразования Фурье измеренных временных сигналов и сигналов, полученных при калибровке с целью нахождения их спектров; вычисление элементов матрицы рассеяния S-. и других требуемых параметров. Процесс измерения параметров 5„ и аналогичен процессу калибровки. При измерении же значений S и Р помощи двухканального стробоскопического осциллографа 12 измеряются не зондирующие сигналы, а сигналы, отраженные от входа (при Измерении 5 ) и от выхода (при измерении 22} исследуемого СВЧ четырехполюсника 11. Отношение амплитуд спектральных составляющих измеренных Сигналов U(t); U 21(t); ,(t); U-,,(t) и сигналов, получен12 22 ных при калибровке (t); U2(t); ft-. (t), дает частотную заU,-2(t)5 висимость модуля соответствующего ); измеряемого параметра S(w); S(iM)i 822(00). Таким образом, формулы для определения модулей элементов матриць рассеяния S имеют вид где F {U(t)| - дискретное преобразование Фурье временного сигнала U(t). Для невзаимных СВЧ четырехполюсиков по результатам измерений 2y,(u)) и S (ш) может быть вычислео вентильной отношение по формуле 8М. 12 в предлагаемом измерителе для олучения дискретного преобразоваия Фурье применяется алгоритм быстого преобразования Фурье, реализумый на мини-ЭВМ 13. Поэтому резульаты измерений элементов матрицы рассеяния S,-- выдаются только на частотах, кратных некоторой частоте которая находится как величина, обратная времени измерения (временному окну) Tj. Допустимый интервал времени Т в пределах которого измерения могут быть выполнены без помех и искажений, определяется длинами первой и второй входных линий 5 и 6 и первой и второй выходных линий 9 и 10. 38 Предлагаемое устройство обеспечивает автоматизацию измерения всех амплитудных параметров как взаимных, так и невзаимных четырехполюсНИКОВ и позволяет определять на основании полученных результатов невзаимные амплитудные параметры невзаимных четырехполюсников. Среднее время измерения предпагаемым устройством составляет 3 мин.

/

/

/

/

W