Измеритель проходящей мощности Советский патент 1984 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к радиоизмерениям в диапазоне коротких волн Известно устройство, в котором в качестве датчиков используются направленные ответвители рёфлектометра, к которым подключены ваттметры поглощаемой мощности, разность показаний которых определяет величину проходящей мощности tl 3. Недостатком такого измерителя является низкая точность измерений в широком диапазоне, что обусловлено зависимостью выходного напряжения рефлектометра от частоты. Наиболее близким предлагаемрму по технической сущности является изме ритель, содержащий рефлектометр, вклю ченньй между генератором и коммутатором нагрузок, к двум выводам которо го подключены реальная нагрузка и ее согласованный эквивалент, а к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра подключены последовательно соединенные частотный выравниватель и детектор, а выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключены к соответствующим входам микро-ЭВН. С2 II. Недостатком известного устройства является то, что погрещность, аносима частотной зависимостью направленных ответвителей, хоть и уменьшается, но остается значительной, кроме того, присутствует и систематическая погреш обусловленная разбросом параность, метров элементов, из которых изготовлено устройство. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерений, обусловленной амплитудными искажениями измерительного тракта в широкой полосе частот, и уменьшения погрешности, обусловленной разбросом параметров элементов. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий .рефлектометр и коммутатор, к двум выходам которого подключены реальная нагрузка и ее согласованный эквивалент, а к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра, одии из которых ориентирован на вьщеление напряжения падающей волны, а другой - на выделение напряжения отраженной волны,подключены последовательно соединенные частотньй выравниватель и детектор, а выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключень к соответствующим входам микро-ЭВМ, введены эталонный детектор, вход которого соединен с выходом генератора, а выход с дополнительным входом микро-ЭВМ, и коммутатор направленности рефлектометра,, первый выход которого подключен к выходу генератора, второй выход к коммутатору нагрузок, а два входа к двум выводам рефлектометра. На чертеже приведена структурная схема измерителя проходящей мощности. Измеритель содержит генератор 1, рефлектометр 2, коммутатор 3 нагрузок , к выходам которого подключены реальная нагрузка 4 и ее согласованный эквивалент 5. К рефлектоМетру 2 подключены дйа измерительных канала 6 и 7, каждый из которых представляет собой последовательное соедине-, ние направленного ответвителя 8 (9), встроенного в рефлектометр 2, частотного выравнивателя 10 (11), и детектора 12 (13), причем направленный ответвитель 8 настроен на выделение напряжения падающей волны, а направленный ответвитель 9 - на вьщеление напряжения отраженной волны, выхода, обоих детекторов 12 и 13 подключены к первому и второму входам микро-ЭВМ 14, к третьему входу которой подключен выход кода частоты генератора 1. Генератор 1 соединен с коммутатором направленности рефлектометра 15, представляю ° собой два спаренных переключателя, подвижный контакт 16 одного из которых подключается к выходу генератора 1, подвижный контакт 17 другого - к коммутатору 3 нагрузок, два крайних неподвижных контакта 18 и 19 подключены к одному входу рефлектометра 2, а центральный неподвижный контакт 20, являющийся общим для обоих переключателей, подключен к второму входу рефлектометра 2, между выходом генератора 1 и входом микро-ЭВМ 14 включен эталонный детектор 21, представляющий собой последовательное соединение коммутатора 22 напряжений, частотнонезависимого лампового детектора 23 и прецизионного делителя 24 постоянного напряжения. Работа измерителя производится в два этапа. На первом этапе производится калибровка устройства, то есть определение коэффициентов передачи для каждой дискретной калибровочной частоты во всем рабочем диапазоне, частотнозависимого измерительного канал 6 (канала падающей волны) и частот нозависимого измерительного канала 7 (канала отраженной волны) с помощью эталонного детектора 21. Для проведения калибровки обеспечивается режим согласования выходного сопротивления генератора 1 с . сопротивлением его нагрузки, для этого коммутатор 3 нагрузки включается таким образом, чтобы соединить контакт 17 коммутатороа направленнос ти рефлектометра 15 с согласованным эквивалентом нагрузки 5, при этом в рефлектометре 2 существует только падающая волна. Если коммутатор направленности рефлектометра 15 включается таким образом, что коь мутируют- ся контакты 16-18 и 17-20, то напряжение волны в рефлектометре 2 вьщеляется ответвителем 8, подвергается частичной амплитудно-частотной, кор- рекдии в частотном выравнивателе 10, детектируется детектором 12 и подается на микро-ЭВМ 14. Для аналогично го получения напряжения волны, через канал 7, необходимо поменять направление движения волны в рефлектометре 2. Для этого коммутатор направлен ности рефлектометра 15 включается таким образом, что коммутируются кон такты 16-20 и 17-19. Выходное напряжение генератора: 1, равное напряжени волны в рефлектометре 2, с помощью эталонного детектора 21, подключенного к выходу генератора 1 с помощью коммутатора 22 напряжения, продетек- тированное частотнонезависимым ламповым детектором 23 и уменьшенное прецизионным делителем 24 постоянног напряжения, также подается на вход микро-ЭВМ 14. Кроме того, на вход микро-ЭВМ 14 подается код данной калибровочной частоты. Микро-ЭВМ 14 определяет соотношение напряжений, полученных с измерительный каналов 6 и 7, и напряжения, полученного с эталонного детектора 21, вычисляет коэффициенты передачи каналов 6 и 7 и записывает эти коэффициенты в свое запоминающем устройстве. Описанная операция калибровки выполняется для каждого значения дискретной калибровочной частоты всего рабочего диапазона. Таким образом в запоминающем устройстве микро-ЭВМ 14 образуется таблица зависимости коэффициентов передачи измерительных каналов 6 и 7 предлагаемого устройства от частоты. На втором этапе работы устройства производятся непосредственные измерения проходящей мощности. Для этого коммутатор 3 нагрузск включается таким образом, что подключает реальную нагрузку 4 к контакту 17 коммутатора направленности рефлектометра 15,. а сам коммутатор направленности рефлектометра 15 включается таким образом, что -коммутируются контакты 1618 и 17-20, а коммутатор 22 напряжения отключает эталонный детектор 21 от выхода генератора 1. Из-за возможной несогласованности входного сопротивления реальной нагрузки 4 и выходного сопротивления генератора 1 в рефлектометре возможно существование падающей и отраженной волн. Напряжения, пропорциональные их величинам, через измерительные каналы 6 и 7 выводятся на микро-ЭВМ 14. Для выбора нужного коэффициента из запоминающего устройства микро-ЭВМ 14 с генератора 1 поступает код рабочей частоты. В микро-ЭВМ 14 происходит выбор ближайшей к рабочей калибровочной частоты и выбор для каждого из каналов 6 и 7 соответствующих коэффициентов. Умножая коэффициенты передачи на зачения напряжений, полученных на выходах измерительных каналов 6 и 7, микро-ЭВМ 14 определяет истинные напряжения падающей и отраженной волн, разность квадратов которых пропорциональна проходящей мощности, т.е. микро-ЭВМ 14 производит вычисление проходящей мощности по формуле iVnaAi-fbiVpTpi где ds коэффициент передачи канала падающей волны (канала 6) на частоте i; коэффициент передачи канала отраженной волны (канала 7) на частоте i; значение напряжения на выходе канала падающей волны на частоте i; значение напряжения на выходе канала отраженной волны на частоте i.

Использование коммутатора направленности рефлектометра и эталонного детектора в измерителе проходящей мощности позволяет производить изме-, рения с погрешностью, не превышающей 5% в полосе частот 1,5-АО МГц.

Кроме того, применение указанных элементов обеспечивает оперативность калибровки, что позволяет проводить ее непосредственно перед измерением

в тех же условиях, в которых должны проводиться сами измерения, что исключает влияние на их результаты внешних факторов (например, температурных) , индивидульная калибровка также позволяет исключить влияние на результаты измерения разброса параметров элементов, из которых изготовлено устройство.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОХОДЯЩЕЙ МОДНОСТИ, содержащий рефлектометр и .коммутатор нагрузок, к двум выходам которого подключены реальная нагрузка и ее согласованный эквивалент, a к каждому из двух направленных ответвителей рефлектометра, один из которых ориентирован на выделение напряжения падакяцей волны, a другой - на выделение напряжения отраженной волны, подключены последовательно соединенные частотный выравниватель и детектор, a выходы обоих детекторов и выход кода частоты генератора подключены к соответствующим входам микро-ЭВМ, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, обусловленной амплитудными искажениями измерительного тракта в широкой полосе частот, и уменьшения погрешности, обусловленной разбросом параметров элементов, введены эталонный детектор, вход которого соединен с выходом генератора, a выход - с дополнительным входом микро-ЭВМ, и коммутатор направленности рефлектометра, первый выход которого подключен к выходу генератора, второй выход - к коммутатору нагрузок, a два входа - к двум выводам рефлектометра.

jUSiJ U-I U-Jj

п