Устройство измерения мощности СВЧ Советский патент 1984 года по МПК G01R21/04 

та И, причем второй вход блока управления подключен к третьим входам первого и второго элементов И, а также к вторым входам третьего и четвертого элементов И, единичный выход второго триггера является первым выходом устройства управления, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов № являются соответственно третьим, пятым, шестым:

и четвертым выходами блока

управления.

1. УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ СВЧ, .содержащее индикатор, блок управления, первый выход которого связан с первым входом высокочастотного переключателя, второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход через посл.едовательно соединенные термистор и частотноимпульсньй мост подключен к первому входу преобразователя частота-код, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, В него введены три блока памяти, блок суммирования, блок вычитания, причем второй выход блока управления подключен к первому входу первого ждущего мультивибратора, первый выход которого связан с первым входом блока управления, второй выход упомянутого мультивибратора соединен с входом второго ждущего мультивибратора, а третий выход соединен с одним входом первого ключа, другой вход последнего связан с первым входом преобразователя частота-код, выход первого ключа связан с одним входом счетчика, другой вход которого соединен с первым выходом второго ждущего мультивибратора, второй выход последнего связан с вторым входом блока управления. выход счетчика подключен непосредственно к первым входам первого, второго и третьего блоков памяти, вторые входы первого, второго и третьего блоков памяти связаны соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, выход первого блока памяти соединен с первым входом блока суммирования, выход второго блока памяти связан с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока суммирования, блок суь1мирования вторым входом соединен с выходом третьего блока памяти, а выхбд блока вычитания подклю чен к первому входу индикатора, связанного, вторым входом с шестым выхо(Л дом блока управления. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит тактовый генератор, три триггера, четыре элемента И, второй ключ и кнопку, которая через первьй триггер связана с первым входом 00 второго ключа, второй вход которого QD подключен к выходу тактового генераОО тора, выход упомянутого ключа является вторым выходом блока управления, первый вход блока управления является входом второго триггера, единичный выход второго триггера связан с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, нулевой выход второго триггера связан с первым входом четвертого элемента.И и с входом третьего триггера, единичный выход третьего триггера подключен к второму входу первого элемента И, нулевой выход третьего триггера связан с вторым входом второго элемен

Изобретение относится к области радиоизмерений и йожет быть использовано в автоматических измерителях мощности СВЧ. Известны устройства измерения мощ ности СВЧ, чувствительным элементом которых является термистор, установленный в одно из плеч самабалансирующёгося термисторного моста, который балансируется прямоугольными импульсами, и информация о величине измеря емой мощности СВЧ выдается в виде разности частот на выходе моста до и после подачи на его вход измеряемо мощности СВЧ 1 . Такое устройство имеет недостаточ ную чувствительность, так как величи на мощности самобаланса составляет iO-40 мВт при низкой температуре окружающей среды и малой величине изме ряемой мощности СВЧ соответствует слишком малое изменение выходной частоты. Наиболее близким к изобретению по технической сзщности является уст ройство измерения мощности СВЧ, соде жащее индикатор, блок управления, пе вым входом высокочастотного переключателя, второй вход которого подклю чен. к входной схеме устройства, а вы ход через последовательно соединенны термистор и частотно-импульсный мост подключены к первому входу преобразователя, частота -код 2. Работа этого устройства основана на методе замещения, при котором измеряемая мощность СВЧ замещается мощ ностью импульсов, балансирующих термисторный мост, т.е. при подаче на вход моста изм фяемой СВЧ мощности мощность импуль гов уменьшается на та кую же величину за счет уменьшения их частоты. При этом изменение частоты пропорционально величине измеряемой мощности СВЧ, Для уменьшения влияния изменения температуры окружающей среды работа устройства осуществляется в три такта. В первом такте длительностью TQ мощность СВЧ на термистор еще не подана, и реверсивньй счетчик запоминает число импульсов, прошедших на его суммирующий вход за время Т д. Во втором такте длительностью 2-Tjj на термистор подается измеряемая мощность СВЧ, и с реверсивного счетчика списывается числЬ импульсов, поступа1Ьщих на его вычитающий вход в этом такте. В третьем такте длительностью Тр мощность СВЧ с термистора снимается, импульсы поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика. По окончании третьего такта на выходе реверсивного счетчика устанавливается код, соответствующий разности между числом импульсов, поступающих на суммирующий вход реверсивного счетчика в первом и третьем тактах, и числом импульсов, поступивших на его вычитающий вход во втором такте. Полученный код несет информацию о величине измеряемой мощности СВЧ. Так как за время измерения температура окружающей среды, а следовательно, и частота на выходе частотно-импульсного моста изменяются практически по линейному закону, то число импульсов, поступивших на суммирующий вход реверсивного счетчика в первом и третьем тактах, равно числу импульсов, которое поступило бы на вычитаК|7 ий вход его во втором такте при отсутствий измеряемой мощности СВЧ, т.е. измерение числа импульсов при отсутствии измеряемой мощности СВЧ и при ее наличии производится как бы одновременно, что позволяет исключить из результата измерения темпера турную составляющую погрешности. Однако при необходимости непрерыв ного Измерения мощности СВЧ длительность одного цикла, равная 4 TQ, получается довольно больщой, т.е. быст родействие такого устройства не вели ко. Кроме того, в реальном устройств пюдача; и снятие измеряемой мощности сопровождается переходным процес сом. Наличие переходного процесса приводит к ошибке при измерении мощности, поскольку число импульсов, записанных в реверсивный счетчик за время одного измерения, превышает число импульсов, соответствующее величине измеряемой мощностиСВЧ на величину причем То 24F V 2 ДР, -Tart о при так как е - постоянная времени переходного процесса. Методическая погрешность, обуслов ленная наличием переходного процесса, мржет быть определена как 100% 100%. 100% Недостатком этого устройства является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быст родействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее индикатор, блок управления, первьй выход которого связан с первым входом высокочастотного переключателя, второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход через последовательно соединенные термистор и частотно-импульсный мост подключены к первому входу преобразователя частота-код, введены три блок памяти, блок суммирования, блок вычитания, причем втйрой выход блока управления подключен к первому входу первого ждущего мультивибратора, пер вый выход которого связан с первьтм входом блока управления, второй выхо упомянутого мультивибратора соединен с входом второго ждущего мультйвибра тора, а третий выход соединен с одни входом первого ключа, другой вход по следнего связан с первым входом преобразователя частота-код, выход первого ключа связан с одний входом счетчика, другой вход которого соединен с первым выходом второго ждущего мульти- вибратора, второй выход последнего связан с вторым входом блока управления, выход счетчика подключен непосредственно к первым входам первого, второго и третьего блоков памяти, вторые входы первого, второго и третьего блоков памяти связаны соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами блока управления, выход первого блока памяти соединен с первым входом блока суммирования, выход второго блока памяти связан с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока суммирования, блок, суммирования вторым входом соединен с выходом третьего Ълока , а выход блока вычитания подключен к первому входу индикатора, связанного вторым входом с шестым выходом блока управления. Кроме того, блок управления содержит тактовый генератор, три триггера, четыре элемента И, второй ключ и кнопку, которая через первый триггер связана с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, выход упомянутого Ключа является вторым выходом блока управления, первый вход блока управления является входом второго триггера, единичный выход второго триггера связан с ;пёрвыми входами первого, второго и третьего элементов И, нулевой выход второго триггера связан с первым входом четвертого элемента И и с входом третьего триггера, единичньтй выход третьего триггера подключенк второму входу первого элемента. И, нулевой выход третьего триггера связан с вторым входом второго элемента И, причем второй вход блока управления подключен к третьим входам первого и второго элементов И, а также к вторым входам третьего и четвертого элементов И, единичный выход второго триггера является первым выходом устройства управления, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И являются соответственно третьим, пятым, шестым и четвертым выходами блока управления. На чертеже представлена схема устройства. Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные высокочастотный переключатель 1, термистор 2, частотно-импульсный мост 3, преобразователь частота-код 4, содержащий первый ключ 5, вход которого соединен с выходом частотно-импульсного моста 3, выход - с входом счетчика 6, а управляющий вход - с первьм выходом ждущего мультивибратора 7, вторым выходом соединенного с входом ждущего мультивибратора 8, первый вы ход которого соединен с управляющим входом счетчика 6, выходом соединенного с входа.ми первого 9, второго 10 и третьего 11 блоков памяти, выходы первого 9, второго 10 и третьего 11 блоков памяти соединены с входами блока суммирования 12, выход которого, а также выход второго блока папяти 10 соединены с входами блока вычитания 13, выходом соединенного с индикатором 14, а также блока управления 15, содержащего кнопку 16, соединенную с входом первого триггера 17, тактовый генератор 18, соединенный с первым входом ключа 19, вто рым входом соединенного с выходом триггера 17, а выходом - с входом ждущего мультивибратора 7, второй выход которого соединен с входом триггера 20, нулевой выход которого соединен с входом триггера 21, а еди ничный выход триггера 20 так же, как единичный выход триггера 21 соединен с входами первого элемента И 22, пер вый вход второго элемента И 23 соединен с нулевым выходом второго триггера 20, и выходом третьего элемента И 24, входы которого соединены с нулевым выходом триггера 21 и единичным выходом триггера 20, четвертого элемента И 25, первый вход которого соединен с единичным выходом триггера 20, один из входов первого 22, второго 23, третьего 24 и четвертого 25 элементов И соединены с вторым выходом ждущего мультивибратора В выход элемента И 22 соединен с управляющим входом блока памяти 9, выход элемента И 23 соединен с управляющим входом блока памяти 10, выход третьего элемента И 24 соединен с входом блока памяти 11, выход четвертого эле мента И 25 соединен с управляющими входами блока суммирования 12, блока вычитания 13 и индикатора 14, единичный выход триггера 20 соединен с управляющим входом высокочастотного пе306феключателя 1, подключенного к входной клемме устройства 26. Работа устройства осуществляется следующим образом. С помощью кнопки 16 триггер 17 устанавливается в такое состояние, при котором открывается ключ 19, и импульсы с выхода тактового генератора 18 начинают поступать на вход ждущего мультивибратора 7. Ждущий мультивибратор 7 вырабатывает импульсы длительностью Тд, на время каждого из которых открывается ключ 5 и на счетньй вход счетчика 6 начинают поступать импульсы с выхода частотно-импульсного моста 3. Задним фронтом выходного импульса ждущего мультивибратора 7 запускаются ждущий мультивибратор 8 и триггер 20 с нулевогг выхода котордго запускается триггер 21. В результате совпадения импульсов, поступающих с выхода ждущего мультивибратора 8, триггеров 20 и 21, на выходе элемента И 22 появляется импульс, совпадающий с выходным импульсом ждущего мультивибратора 8. Этот импульс поступает на управляющий вход блока памяти 9, которьй запоминает код на выходе счетчика 6, Этот код соответствует значению частоты на выходе частотно-импульсного моста 3 до подачи мощности СВЧ. Задним фронтом импульса ждущего мультивибратора 8 счетчик 6 приводится в исходное состояние. Далее импульс с единичного выхода триггера 20 включает высокочастотный переключатель 1, и на термистор 2 поступает измеряемая мощность СВЧ. По приходе второго импульса с тактового генератора 18 ждущий мультивибратор 7 вырабатывает импульс, под воздействием которого открьюается ключ 5, и сч;етчик 6 считает импульсы на выходе частотно-импульснот го моста 3, По окончании счета код,соответствующий значению частоты н вьЕХоде частотно-импульсного моста при доданной мощности СВЧ, запоминается вторым блоком памяти 10 по команде элемента И 23. Задним фронтом второго импульса ждущего мультивибратора 8 счетчик 6 приводится в исходное состояние. По приходе третьего импульса с тактового генератора 18 производится измерение частоты на выходе частотно-импульсного моста 3 при отсутствии мощности СВЧ. Код, соответствующий этой частоте, поступает на блок памяти 11 по команде элемента И 24. 7 По команде элемента И 25 блок суммир вания 12 вычисляет среднее значение кодов, хранящихся в блоках памяти 9 К Ч К и 11 . Значения кодов К и К собтветствуют частоте на выходечас тотно-импульсного моста 3 до подачи и после снятия с термистора 2 измеряемой мощности СВЧ. Блок вычитания 13 определяет значение кода 4К .- К2 , где Kg - код, соответствующий частоте на выходе частотноимпульсного моста 3 при заданной мощ ности СВЧ. Величина кода 4 К соответ ствует величине измеряемой мощности СВЧ и индицируется индикатором 14. В момент времени Ц на термистор 2 подается измеряемая мощность СВЧ. По;окончании переходного лроцесса, длящегося t,, за время Т осуществля ется преобразование выходной частоты 30 8 частотно-импульсного моста 3 в код и последующее запоминание в блоке памяти 2. В момент времени ty, мощность СВЧ снимается с термистора 2. По окончании переходного процесса за время TO осуществляется преобразование выходной частоты частотно-импульсного моста 3 в код, запоминание кода блоком памяти 11, вычисление и индикация результата. I .; Таким образом, в предлагаемом устройстве один цикл измерения состоит только из двух тактов, так как при вычислении используется значение кода К, полученного в предыдущем цикле. Кроме того, поскольку погрешность устройства не зависит от соотношения времени установления и времени преобразований, последнее может быть достаточно малым, не превьшающим время установления.