Измеритель комплексных параметров СВЧ четырехполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений. На нертеже приведена структурная электрическая схема измерителя комп лексных параметров СВЧ-четырехполюс ников. Измеритель содержит СВЧ-генера- тор 1, шестидецибельный направленный ответвитель 2, трехдецибельный делитель 3 мощности, первый и второй электрически управляемые аттенюаторы 4 и 5, четырехпозиционный СВЧ-фазовращатель 6, первый и второй направленные ответвители 7 и 8, исследуемый СВЧ-четырехполюсник 9, электрически управляемый переключатель 10, сумматор 11 мощности, измеритель 12 мощности и блок управления 13, функции которого вьтолняет микроэвм 14 с интерфейсом 15. Измеритель комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников работает следующим образом. Режиму измерения предшествует режим калибровки. Калибровка состоит из четырех операций. Во время первой калибровочной операции иссле дуемьй СВЧ-четырехполюсник 9 исключается из измерительного тракта и к выходу первого направленного отве вителя 7 подключается подвижный короткозамыкатель для создания режима холостого хода (модуль и аргумент коэффициента отражения коротко замыкателя при этом будут | f | 1; arg (Гв)2-л). Это необходимо для создания определенной точки отсчета на фазовой плоскости.. Микроэвм 14 через интерфейс 15 осуществляет с помощью сигналов, подаваемых на управляющие входы первого и второго электрически управляемых аттенюаторов 4 и 5 и элек трически, управляемого переключателя 10, перевод первого и второго электрически управляемого аттенюатора 4 в открытое состояние, второго электрически управляемого аттенюатора 5 в закрытое состояние и подключение выхода вторичного канала. первого направленного ответвителя 7 к первому входу сумматора 11. Кроме того, микроэвм 14 через интер фейс 15 поочередно переводит четырехпозиционный СВЧ-фазовращатель 6 в состояния, соответствующие фазов6 му сдвигу 4 Ч , вносимому нетырех2иционным СВЧ-фазовращателем 6, ному , 90, 180, 270°. Напряжения U|, U, U , U на оде входного квадратичного детека измерителя 12 мощности при уканыз фазовых сдвигах будут опредеься следующими выражениями: , и . ./ ccs ивAlkl ..I. 2|йJД|s,(.;( ao и;,к|А/ -б/Н| к|Д -2|в,/лJoosч |в, ii) 270 ,yfl/|«;,(-K|Aj .М, )КГ, К - коэффициент преобразования детектора измерителя мощности 12; А - комплексный коэффициент передачи тракта, образованно- . го первичным каналом шестидецибельного направленного ответвителя 2, первым плечом трехдецибельного делителя 3 мощности, первым электричес- . ки управляемым аттенюатором 4, первьпу направленным ответвителем 7, короткозамыкателем, электрически управляемым переключателем 10, первым плечом сумматора 11;В - комплексный коэффициент передачи тракта, образованного вторичным каналом шестидецибельного направленного ответвителя 2, четырехпозиционным СВЧ-фазовращателем 6, вторым плечом сумматора 11; aj - комплексная амплитуда поля на выходе СВЧ-генератора 1 при первой калибровочной операции; /{, - разность аргументов комплексных величин Г(5 1 и Bv, /А . Значения UJ, , UJ, U| запоминая в микроэвм 14, а затем в резулье математической обработки находятнеизвестные значения SJc, которые заносятся в оперативную память микроэвм 14 IMA.)UU-ifj ccsrct i . (.()Ч.-ЧкГ Таким образом, в результате перв калибровочной операции определяют постоянные i , используе мые в дальнейшем при измерении знач ний Й исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9. Во время второй калибровочной on рации определяются постоянные и , необходимые при определении значений , исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9. Лля этого при исключенном из измерительного тракта исследуемом СВЧ-четырехполюснике 9 подвижный короткозамыкатель, создаю щий режим холостого хода, подключае ся к выходу второго направленного ответвителя 8. С помощью микроЭВМ 1 открывается второй электричзски управляемый аттенюатор 5, закрывается первый электрически управляемый аттенюатор 4 и к первому входу сумматора 11 через электрически управляемый переключатель 10 подключается вторичный канал второго направле ного ответвителя 8. Алгоритм определения величин /В /АЗ/2.И Достается прежним, при 90; 180; 270 фиксируются напряжения , U Uji ° выражениям, аналогичным (2), находятся ,/, Ч . Величина Ag в данном случае представляет собой комплексный коэффици ент передачи тракта, образованного первичным каналом шестидецибельнот го направленного ответвителя 2, вто рым плечом трехдецибельного делителя 3 мощности, пер ым электрически управляемым аттенюатором 5, вторым направленным ответвителем 8, короткозамыкателем, переключателем 10, первым плечом сзгмматора 11. Величиостается прежней, а Ч является разностью аргументов комплексных величин Г(5 1 и . Третья калибровочная операция необходима для определения постоян374 .ных , ис.пользуемых при нахождении значений S исследуемого СВЧ-четырехполюсника 9. Для этого выход и вход первого и второго направленных ответвителей 7 и 8 соединяются. С помощью микроЭВМ 14 к первому входу сумматора 11 через переключатель 10 подсоединяется вторичный канал второго направленного ответвителя 8, открывается первый электрически управляемый аттенюатор 4 и закрывается второй электрически управляемый аттенюатор 5. Соединение выхода и входа первого и второго направленных ответвителей 7 и 8 соответствует включению СВЧ-четырехполюсника с коэффициентами передачи в прямом и обратном . Сигналы и;, , направлениях Ujj, полученные на выходе йзмерителя 12 мощности при различных значениях фазовых сдвигов четырехпозиционного СВЧ-фазовращателя 6, выражаются соотношениями, аналогичными (1), но Го заменяется на d. Величины и Ц ,; находятся из выражений, аналогичных (2). Величина Aj в данном случае представляет собой комплексный коэффициент передачи тракта, образованного первичным каналом шестидецибельного направленного ответвителя 2, первым плечом трехдецибельного делителя 3 мощности, первым электричес«и управляемьм аттенюатором 4, первичным каналом первого направленного ответвителя 7, вторичным каналом второго направленного ответвителя 8, электрически управляемым переключателем 10 и первым плечом сумматора 11. Величина В остается прежней, а Ч является разностью ргзгментов комплексных величин и В /АЗВ результате четвертой калибровочной операции находятся постоянные / и , используемые при нахождении значений исследуемого СВЧ-четырехполюсника 10. Выход и вход первого и второго направленных ответвителей 7 и 8 остаются соединенными. С помощью микроЭВМ 14 к первому входу сумматора 11 через электрически управляемый пере- ключатель 10 подсоединяется вторичный канал первого направленного ответвителя 7, открывается второй электрически управляемый аттенюатор -5 и закрывается первый электрически управляемый аттенюатор 4. Лля различных фазовых сдвигов фиксируются U, гк зк ° выражениям, аналогичным (2), находятся , , Величина А4 в данном случае представляет собой комплексный Коэф фициент передачи тракта, образованн го первичным каналом шестидецибельного направленного ответвителя 2, вторым плечом трехдецибельного дели теля .3 мощности, вторым электрическ управляемыматтенюатором 5, первичным каналом второго направленного ответвителя 8, вторичным каналом пе вого направленного ответвителя 7, электрически управляемым переключателем 10 и первым плечом сз матора 11. Величина В остается прежне х - - 1 а Vjf является разностью аргументов комплексных величин 0(9-1 и . В режиме измерения исследуемый СВЧ-четырехполюсник 9 включается в измерительный тракт. При измерении S с помощью микроэвм 14 производи ся те же переключения, что и при первой калибровочной операции. При этом напряжения Ц , U,,, ,, на выходе входного квадратичного детектораизмерителя 12 мощности пр различных значениях фазового сдвига будут определяться следующими выражениями:при . (;5,..(/IJ H.(sJ.,,jJ6,/ Jcosc V|0 / /;|«;| 5°4- HiVJ fKr l r .ll.h f lMirjK cfflO u; -KJ V J |«|SK|A f4 (l.r-2|5 |f6j/l,|ccs.J6,/4,f)K flCfc2rou;, .,| .ir-2W)8,)l«ii комплексная амплитуда поля на выходе СВЧ-генератора 1 при измерении параметра S ; разность аргументов компSY « в,Д,. лексных величин Модуль и аргумент S находятся икроэвм 14 из формул 5.иУИлГ -( .u;,) .r(i.n При измерении S, S, S ° мощью микроэвм 14 производятся такие же переключения, что и при второй, третьей, .четвертой калибровочных операциях соответственно. Модули и аргументы этих параметров находятся микроэвм 14 из формул, аналогичных (4). Как следует из описания принципа работы измерителя, преобразование СВЧ-сигналов, несущих информацию об измерениях S-параметров, осуществляется с помощью только одного квадратичного детектора (в прототипе для этихцелей используются 8 квадратичных детекторов), что позволяет устранить погрешности из-за неидентичности характеристик детекторов и тем самым достичь повьшения точности измерений в сравнении с прототй-. пом. . кроме того, из измеряемого тракта исключены сложные двенадцатиполюсные рефлектометры, что позволило существенно упростить калибровку измерителя за счет снижения количества калибровочных операций с 8 до 4 и тем самым достичь уменьшения сложности и времени процесса измерения..

ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий СВЧ-генератор, трехдецибельный делитель мощности, к одному выходу которого последовательно подключены первый электрически управляемый аттенюатор и вход первичного канала первого направленного ответвителя, |выход которого является входом для подключения исследуемого СВЧ-четы|рехполюсника, к другому выходу трехдецибельного делителя мощности последовательно подключены второй электрический управляемый аттенюатор и вход первичного канала второго направленного ответвителя, выход которого является выходом для подключения ис- . следуемого СВЧ-четырехполюсника, блок управления, выходы которого соответственно соединены с управляю-, щими входами первого и второго электрически управляемых аттенюаторов, а также измеритель мощности, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, между выходом СВЧ-генератора и входом измерителя мощности последовательно включены шестидецибельный направленный ответвитель, второй вы- сл ход которого соединен с входом трехдецибельного делителя мощности, четьфехпозиционный СВЧ-фазовращатель и сумматор мощности, второй вход которого через введенный электрически управляемый переключатель подключен к выходам вторичных каналов первого а и второго направленных ответвителей, ел оо при этом управляющие входы четырехпозиционного СВЧ-фазовращателя и электрически управляемого переключач теля соединены с выходами блока уп- равления.