Способ калибровки измерителей малой мощности СВЧ Советский патент 1984 года по МПК G01R21/07 

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться для калибровки измерителей малой мощности СВЧ с рассогласованным входом. Известны, способы калибровки измерителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей мощности с помощью изме рителей КСВ и калибраторов падающей мощности, а также методом сравнения с образцовым ваттметром. Наиболее широкое распространение получил метод с помощью измерителей КСВ и калибраторов падаящей мощности который заключается в следующем. Сначала на измерительной линии или панорамном измерителе КСВ измеряют КСВ на входе калибруемого измерителя мощности К. Затем производят калибровку измерителя по мощности, проходящей в него. Для этого на вход ка либратора падающей мощности, аттестованного по коэффициенту передачи , и эффективному коэффициенту отражения Гдф , подкш)чают генератор сигналов, а на выход - калибруемый измеритель. В боковое плечо калибратора мощности подключают образцовый ваттметр поглощаемой мощности, с помощью которого измеряют мощность Р в боковом плече калибратора tj. о Мощность, проходящую в калибруемы измеритель, вычисляют по формуле 4., «(К ч- 1)2 Погрешность измерения мощности Р вычисляют по формуле f,,, .. где сЛр - погрешность образцового ваттметра; о - погрешность аттестации калибратора мощности nodtj | jJ. 4К I 1(K.1)J - погрешность измерения ве.пипогрешность нзг АК. 4К чины (K-;™j2-5 погрешность за счет рассогласования, равная сясс Недостатком способа является то, что для калибровки измерите,гш мощноети требуется два рабочих места. Кроме того, к калибраторам падающей мощности предъявляются очень высокие требования по снижению , чтобы уменьшить составляющую погрешность , за счет рассогласования. При многократном использовании высокочастотные разъемы изнашиваются и калибраторы часто выходят из строя. Наиболее близким к изобретению является способ калибровки поглощающих ваттметров, который позволяет проводить калибровку измерителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей мощности на измерительной линии (на : одном рабочем месте) методом сравнения с образцовым ваттметром Г 2, Способ калибровки измерителей мощности заключается в следующем. Сначала на выход измерительной линии подключгдат образцовый ваттметр и при подключенном на входе линии генератора измеряют максимальное Un,c,)t и минимальное . значения полей в измерит€;льной лАии, а также мощность на выходе измерительной линии при помощи образцового ваттметра. Затем образцовый ваттметр отключают и подк. калибруемый измеритель мощности. Изменяют величину подводимой к измерительной линии мопщости до значения, когда максимальное значение поля равно максимально1.гу (U ) эначеник поля в измерительной линии при подключении к ней образцового ваттметра. Измеряют минимальное значение поля измерительной линии, змеряют КСВ-К калибруемого измериеля и при одинаковом Umax., сравнивают ощности, проходящие в образцовый аттметр (Р,у) и калибруемый измеитель РПРО,() по формуле мах fflin iipox 2 де Z - иолновое сопротивление линии передачи. Измерив отношение , вычисяют мощность, проходящую в калибруеый измеритель Jio формуле р р прох о и Погрешность измерения вычисляется по формуле . 0 y mtflo погрешность образцового ваттметра; погрешность измерения отношения. Недостатком известного способа калибровки измерителей мощности является низкая производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при одном подключении образцового ваттметра к измерительной линии калибровку производят только на одной частоте, т.е. 20 при калибровке на нескольких частотах в полосе частот необходимо несколько раз поочередно подключать к измерительной линии образцовый ваттметр и калибруемый измеритель. При этом на каждой частоте требуется регулировка зонда измерительной линии по чувствительности, что нарушает калибровку зонда на предыдущих частотах. При калибровке серии измерителей 30 мощности, например, при выпуске из производства низкая производительность будет еще более очевидна, так как необходимо постоянное подкл 0чение и отключение образцового ваттметра. 35 Частое подключение и отключение изнащивает в.ч. разъемы образцового ваттметра и измерительной линии и выводит их из строя. Кроме того, исключена возможность автоматизации изме- 40 рений в непрерывной полосе частот. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений, а также увеличение срока службы измерительной аппаратуры при калибровке серийно 45 выпускаемых измерителей мощности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и об- 50 резцового измерителей, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель козффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовый измеритель и измеряют его КСВ 55 и падающую мощность на всех необходимых частотах, а затем к измерительной линии подключают калибруемый измери1093985тел час в к по где ся где буд эт ти из вьш КС си бл из но из о и 4 и измеряют его КСВ на тех же отах, причем мощность, проходящую либруемый измеритель, вычисляют ормуле „ (Ki+ Р РО ( Р - мощность, проходящая в калибруемый измеритель; р - мощность, прошедшая в образцовый измеритель; К, - КСВ образцового измерителя; КСВ калибруемого измерителя. Погрешность измерения Р вычисляетпо формуле сГр - погрешность образцовЬго ват° тметра; - погрешность измерения (К-1+ , отношения 1) - погрешность из-за нестабильности падающей мощности. Покажем, что погрешность с/э ет превышать погрешности сА . Для го оценим составляющие погрешносв формулах (1) и (2). КСВ на входе ерителей мощности обычно не пре1ает 1,5. Погрешность измерения на панорамном измерителе на фикованных частотах составляет призительно: (Г. 0,ОА К Поскольку К и Kj в формуле (2) меряются на одном и том же панорамм измерителе КСВ, то погрешность мерения отношения fK.. пределить по формуле Погрешность максимальна при К 1 К2 1,5 (или К 1,5 и К 1). Подставив это, а также выражение в (4), получим (2,04l -,5-1,ОЬ K...fk, ,.(2, -f,04 :0,0-f2 Таким образом, получаем d.fiKj.l.lllKil 1,2% (к,4. Оценим погрешность (1), Эффективный коэффициент отраж ния у калибраторов падающей мощнос составляет эФФ «°3 . Тогда при К 1,5 и. 0,03 по грешность за счет рассогласования: формуле (2) составит - 2 ) о 0,012 Орасс (1,5 t) т.е. получимд что 1ГК2 1(к -ь Погрешность аттестации калибрат ра мощности по о(-ц в формуле (1) обычно составляет 255-3%, а погрет ностьо р в формуле (2) равна 1%, Не оценивая даже погрешности dX7----T4-7) в формуле (Оэ можно с (.К + )дать выводJ что погрешность (f; tie превышает погрешности d Погрешность измерения КСВ - К калибруем го измерителя мощности на панорамн измерителе при 1s5 на фиксиро ванных частотах составит cfK 6%, что не превысит допустимую погрешность устанавливаекую на рабочие измерители мощности. При измеренг-ги КСВ внепрерывной полосе частот по грешность измерения КСВ составит с/К 5К% или при К t,5 cfKj 7.5%5 что выше допустимой Тогда, с целью уменьшения погрешности КСВ кгшибруемого измерителя мощности вычисл по формуле где Кр - КСВ образцового ваттметра измеренный с высокой точностью на измерительной л нии; К и К,,- КСВ калибруемого измерителя и образцового ваттметра измеренные на.панорамном измерителе Погрешность измерения К в этом случае составит К../ где , погрешность аттестации образцового ваттметра по КСВ: погрешность измерения ношения -1,„ К. Оценим погрешность еГ() Она макскмальна при К 1 и К., 1,5 и вычисляется по формуле .U.. -21/ При измерении на фиксированных частотаХд т.е. при cfK 4 K%s погрешкость равна „ М - о 01Q (Kl4 1,06 при измерении в кепрерьгвнои полосе частотS т.е. при еГК 5 К%,.. /K1 „ ,- UgUiiJ Тогда, например3 2% общая погрешность измерения К составит: при liK 4 К% sfK а при cfK 5% 3, ,,. что значительно ниже допустимой погрепгности для рабочих измерителей мощности„ Предлагаемый способ калибровки позволяет автог- атизирОБать процесс измеренг-ш в непрерывной полосе частот, если в качестве образирвого использовать ваттметр с цифровой индикацией, имеющей вжсод на самописецз и аттестованньш по проходящей мощности и КСВ в непрерывнойполосе частот (путем интерполяции ме;кду калиброванными qacTOTar i),, а измерения КСВ - К -f и К,, к мопдности Pg на выходе панорамного измерителл КСВ проводить в режиме а.втоиатичаской лерестройки частоты. Значение мощности Р в полосе частот будет записано на самописце или ЦПМ (в pejKHj.fe медленной перестройки частоты, например, с периодом перестройки равньш 40 с), 71 При использовании предлагаемого способа калибровки измерителей малой мощности СВЧ увеличивается производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при одном подключении образцового ваттметра калибровку измерителя мощности производят на нескольких частотах в полосе iacTOT панорамного измерителя КСВ, а при калибровке серии измерителей мощности образцовый ваттметр подключают только один раз в начале измерений. Производительность измерений по сравнению с известным способом увеличивается в 3-А раза. Нечастое подключение образцового ваттметра 85 значительно увеличивает срок его службы. Кроме того, становится возможным автоматизировать процесс измерений, что еще более увеличит производительность калибрбвки. По сравнению с широко распространенным способом калибровки с помощью калибраторов мощности предлагаемый способ также имеет преимущества: исключаются из употребления остродефицитные калибраторы падающей мощности, калибровка измерителей мощности производится на одном рабочем месте, а также становится возможным автоматизация измерений.

СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ СВЧ, основанный на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и образцового измерителей, с т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения трудоемкости калибровки, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель коэффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовьй измеритель и измеряют его КСВ и падающую мощность на всех необходимых частотах,, а затем к. изме рительной линии подключают калибруемый измеритель и измеряют его КСВ на тех же частотах, причем мощность, проходящую в калибруемый измеритель, вычисляют по формуле {k,.l)К. Р Р. (V) К, где Р - мощность, проходящая в калибруемый измеритель; Рд - мощность, прощедшая в образцовый измеритель; К - КСВ образцового измерителя; К, - КСВ калибруемого измерителя,