Цифровой измеритель мощности СВЧ Советский патент 1984 года по МПК G01R21/04 

1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при измерении мощности СВЧ. Известно устройство, содержащее термисторный мост, первая диагональ которого Соединена с формирующим блоком, а вторая диагональ подключе на через импульсный усилитель, ампл тудный детектор, генератор управляю щей частоты и вычислительный блок ко входу реверсивного счетчика f . Известно устройство, содержащее J цифровой индикатор, переключатель управляющий вход которого соединен выходом триггера выход через частот но-импульсный преобразователь - с первым входом вычитателя, второй вх которого соединен с первым выходом генератора Сетки частот, а выход с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом счетчика 2. Недостатком, обоих устройств является их низкая точность. Цель изобретения - повышение точ ности . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее, цифровой индикатор, переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом триггера а выход через частотно-импульсный преобразователь с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с° первым выходом генератора сетки частот, а вы ход - с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом, счетчика, в;ведены формирователь вре мени счета, делитель частоты, микро процессор и дешифратор, причем упра ляющие входы триггера соединены соответственно с первым и вторь вы ходами дешифратора, третий, четвертый и пятый выходы которого соедине соответственно с управляющими входа ми счетчика, формирователя времени счета и цифрового индикатора, инфор мационные входы которого соединены с выходами счетчика и информационными входами делителя частоты и мик пропроцессора, кодовые выходы и управляющий выход - соответственно с кодовыми входами и первым входом дешифратора, второй вход которого соединен с первым выходом делителя частоты, второй выход которого соед нен с входом формирователя времени счета, первый выход которого соеди52нен с первым входом микропроцессора, соединенного вторым входом со вторым выходом генератора сетки частот, третьим выходом соединенного с входом делителя частоты, а выход формирователя времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа. На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя мощности СВЧ. Цифровой измеритель мощности СВЧ содержит цифровой индикатор 1, переключатель 2, управляющий вход Которого соединен с выходом триггера 3, а выход через частотно-импульсньй преобразователь 4 соединен с первым входом вычитателя 5, второй вход кото рого соединен с первым выходом генератора 6 сетки частот, а вьрсод - с входом электронного ключа 7; выход которого соединен с входом, счетчика 8. управляющие входы триггера 3 соединены соответственно с первым И вторым выходами дешифратора 9, третий, чет.вертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами счетчика 8, формирователя 10 времени счета и цифрового индикатора 1, информационные входы которого соединены с выходами счетчика 8 и информационными входами делителя 11 частоты имикропроцессора 12, кодовые вькоды и управляющий выход которого соединены соответственно с кодовыми входами и первым входом дешифратора 9 второй вход которого соединен с первым выходом делителя 11 частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя 10 времени счёта, первый выход Которого соединен с первым входом микропроцессора 12, соединенного вторым входом с вторым выходом генера:тора 6, третьим выходом соединенного с входом делителя 11 частоты, а выход формирователя 10 времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа 7. Цифровой измеритель мощности СВЧ работает следующим образом. , . В начале работы, в первьй такт, при отсутствии измеряемого сигнала мощности СВЧ (переключатель 2 отключает мощность СВЧ от входа преобразователя 4) термисторный мост преобразователя 4 мощности в частоту уравновешен и на выходе преобразователя 4 присутствует установившееся значение частоты }( FOI , где Fy - значение выходной частоты частотно-имFX Io + S- Р, S - чувстслучаевительность преобразователя 4, свч уровень измеряемой мощности СВЧ); FQ, - значение опорной частоты, выра батываемое на: одном из (первом) выходов генератора 6 сетки частот,при чем FO, FO . При подаче мощности СВЧ во второй такт работы предлагаемого измерителя, после окончания переходных процессов в самобалансирующемся преобразователе А по истечении некоторого времени Тц,., которое харак теризует его быстродействие, на выходе преобразователя 4 устанавливае ся новое значение частоты Е, , причем х 01 Следовательно, измеряема мощность СВЧ будет пропорциональна разностной частоте bF вырабатываемой вычитателем 5, и соо ветственно значению кода N на выход счетчика 8. Код N - двоичный, эквива лент того количества импульсов разностной частоты AF, которое подсчит вает счетчик 8 за время счета Т(.ц ( Тц„), представляющее собой значение периода выходной частоты делителя 11с программируемым коэффициентом деления. Вьпсодной сигнал делителя 11 F связан с информационным кодом N на его входе зависимостью т и 2 |.NO 02 t- , . Т .2- «., ра зность делителя 11 частот состояние i-ro разряда кода на входе делителя 11, равное либо О, либо 1; FQJ - значение частоты на 2-ом выходе кварцованного генера тора 6 сетки частот. : Выходная разностная частота & F. поступает на вход электронного ключ 7, который пропускает эти импульсы на счетньй вход счетчика 8 только в течение времени T(, - 1 /Г, , строго определенного во временном простран стве циклограммы работы измерителя мощности СВЧ. Положение временного интервала на временной оси цикло граммы определяется генерированием (по команде микропроцессора 12) управляющего сигнала с соответствую щего выхода дешифратора 9, поступаю щего на управляющий вход формирователя 10. ряеного сигнала (Рсвч термисторный мост преобразователя 4 мощности в частоту уравновешен. На выходе вычитателя 5 &F О и счетчик 8 за любое бремя счета не изменяет свеого нулевого состояния. В общем случае в. реальных условиях выходная частота FX преобразователя 4 отличается от номинального значения частоты FQ на величину, определяемую интегральным дрейфом частоты F, т.е. ее температурной и временной зависимостями. Следовательно, за определенное время счета разные моменты времени состояние счетчика 8 импульсов будет отличаться от нулевого на величину интегрального дрейфа. Точно так же при подаче неизменной мощности СВЧ за время Та идеальном случае в разные времена счета на выходе счетчика импульсов будет одинаковое значение кода N N порционального поданной мощности СВЧ. При наличии дрейфа показания счетчика 8 будут отличаться от предыдущих показаний. Таким образом, при таком режиме измерения измеритель мощности обладает дополнительной погрешностью, .связанной с определенной величиной интегрального дрейфа. В настоящем цифровом измерителе мощности СВЧ перед процессом измерения (в первый такт - при Pj-n 0) проводится выбор времени счета в счетчике 8, т.е. адаптация к изменяющимся внешним условиям за счет трехкратного измерения величины bF в следующей последовательности. За , время чета 1, осуществленное в интервале времени t J.. .t;,. + Т, , в счетчике 8 импульсов будет накоплено значение N , которое затем считывается микропроцессором 12 и запоминается в его блоке памяти, Интегрирование в интервале времени (t + Т) ...(t + ЗТ(ц) позволяет получить в счетчике 8 значение N, которое равно числу импульсов частоты UF за время счета 2Тсц. Значение N также считывается микропроцессором 12 и запо- минается. Интегрирование в последующий интервал времени ( ЗТ. ... .. (t + ) позволяет получить в счетчике 8 значение N , равное числл импульсов частоты U.F за время счета Tt4 выполненное с момента времени (t + 3T(q) . Значение N фиксируется в памяти микропроцессора 12. Интегрирование происходит в следунидем . порядке. Микропроцессор 12 вьщает ко манду обращения, а дешифратор 9 вьфабатывает сигнал разрешения счета т.е. пр еобразования частоты - код на управляющий вход формирователя 10 времени счета, который с данного момента времени после прихода импульса частоты FC открывает ключ 7, тем самым пропуская импульсы частоты &F На счетный вход счетчика 8. После прихода второго импульса частоты FJ. на вход формирователя , 10 последний переключается и закрывает ключ 7, что соответствует концу времени счета импульсов частоты &F . На управляющем выходе формирователя 10 вьфабатывается сигнал готовности данных интегрирования, которьй и поступает на вход запроса прерывания микропроцессора 12. Микропроцессор 12 выдает команду обращения к счетчику 8 импульсов, по которой дешифратор 9 вырабатывает сигнал чте ния счетчика 8. По переднему фронту этого сигнала происходит считывание показания счетчика 8, а по заднему установка счетчика 8 в нулевое состояние. Очевидно, что значения N , N и N пропорциональны площадям под кривой, представляющей собой разностную частоту вычислителя 5, т.е. S, Sj и Sj соответственно. В микропроцессоре 12 после окончания трехтактового измерения величины Л F производится вычисление величины AN, соответст вующего выражению N N - (К + Так как величина UF имеет существенную нелинейность, определяемую интегральным дрейфрм, то при произвольно выбранной величине Т оказывается, что Sjjf S,, + Sj. Следователь но , что соответствует допол(штельной погрешности, зависящей от величины интегрального дрейфа, которая будет внесена в результат измерения .. Поэтому в настоящем цифровом изме рителе мощности СВЧ в соответствии с законом двоичной последовательности меняется значение кода N на входе делителя 11 до тех пор, пока не будет определено такое значение времени счета Тсч Т (Т, Ту ) , при котором принимает значение, равное йулю. Каладое новое значение кода N/ записывается в делитель 11 после выполнения в микропроцессоре 12 операции вычисления величины Д N только в том случае, если 4. N э О по команде обращения к делителю 11, вырабатываемой микропроцессором 12. В этом случае дешифратор 9 генерирует на первом управляющем выходе сигнал записи кода N в делитель 11. После установления величины ТI оказывается, что при отсутствии мощности СВЧ N ч ц, + (S S,) при линейной зависимости величины интегрального дрейфа от времени. При подаче мощности СВЧ микропроцессором 12 будет зафиксирована величина , соответствующая выражению . , N),, (N + пропорциональная измеряемой мощности СВЧ, так как интегральная величина , пропорциональна Д8, а AS S, - S f - Sj . Обработка результата трехтактного измерения освобождает показания измерителя мощности СВЧ от дополнительной погрешности, определяемой температурным и временным дрейфом, но для этого необходимо предварительно установить время счета Tj, в течение которого величина интегрального дрейфа изменяется по линейному закону. Та:ким образом, наличие в предлагаемом измерителе мощности СВЧ последовательно соединенных делителя частоты с программируемым коэффици ентом деления и формирователя времени счета, триггера,.дешифратора и микропроцессора, позволяют получить цифровой отсчет измеряемой величины и автоматически устранить дополнительную погрешность, зависящую от величины интегрального дрейфа, и тем самым повысить точность измерения на 30 - 50% по сравнению с базовым объектом. . Базовым объектом является термисторный измеритель Мощности СВЧ МЗ-22,, с набором термисторных преобразователей типа М5-30, М5-32 и т.д.

ЦИФРОВОЙ ИЗШРИТЕЛЬ МОПЩОСТИ СВЧ, содержащий цифровой индикатор, переключатель, управлящий вход которого соединен с выходом триггера, а выход через частотно-импульсный преобразователь - с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с первым выходом генератора сетки частот, а.выход - с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом счетчика, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности, в него введены формирователь времени счета, дели- тель частоты, микропроцессор и дешифратор, причем управляющие входы триггера соединены соответственно с первым и вторымвыходами дешифратора, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами счетчика, формирова:теля времени счета и цифрового индикатора, информационные входы которого соединены с выходами счетчика и информационными входами делителя частоты и микропроцессора, кодовые выходы и управляющий выход соединены с кодовыми входами и перi вым входом дешифратора, второй вход (Л которого соединен с первым выходом делителя частоты, второй выход которого соединен с входом формирователя времени счета, первый выход которого соединен с первым входом микропроцессора, соединенного вторым входом с вторым выходом генератора сетки частот, третьим выходом соединенного с входом делителя частоты, а выход формирователя времени счета соединен с управляющим входом электронного ключа. 41 : Cs9