Устройство для автоматического измерения параметров СВЧ-четырехполюсников Советский патент 1986 года по МПК G01R27/28 

1

Изобретение относится к СВЧ измерительной технике и может быть использовано при измерениях частотных .и временных параметров СВЧ-цепей и устройств.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и точности измерений.

На чертеже показана структурная электрическая схема устройства для автоматического измерения параметров СВЧ-четырехполюсников.

Устройство для автоматического измерения параметров СВЧ-четьфехпо- люсников содержит генератор 1 зондирующих импульсов, первый и второй стробоскопические преобразователи 2 и 3, первый СВЧ-переключатель 4, второй СВЧ-переключатель 5, ЭВМ 6, циф- роаналоговый преобразователь (ЦАП) 7 индикатор 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, генератор 10 качающейся частоты, первый и второй развязывающие вентили 11 и 12 первый , второй и третий направленные ответвители 13-15, первый, второй и третий детекторы 16-18 и электронный коммутатор 19.

Устройство для автоматического измерения параметров СВЧ-четырехполюсников работает следующим образом.

Осуществляется определение параметров рассеяния посредством измерений во временной области. С использованием быстрого преобразования Фурье импульсных сигналов, падающих и прошедших через исследуемый СВЧ-че тырехполюсник 20, а также отраженных от него. Элементы матрицы рассеяния исследуемого СВЧ-четырехпо- пюсника 20 при этом определяются по формулам

S (f) iy2lit)}. (п 1 FlU (t)) /

с (f) - Eiy i -iiib .2)

Ьг, UJ - F(u(t))

aa)|fefff; /(3)

.

с (t) -

Sjt.U) - pj-u (t)j ,

(4)

где { 1 операция быстрого преобразования Фурье временных сигналов;

396372

Uf,(t)- зондирующий импульсный

сигнал;

и o(t),(t) - импульсные сигналы, отраженные от входа и вы- 5хода исследуемого

СВЧ-четырехполюсника 20 соответственно; Utipi(t) ,Uf,pj(t)- импульсные сигналы,

прошедшие с входа на 10выход и с выхода на

вход исследуемрго СВЧ- четырехполюсника 20 соответственно.

Перед измерениями производится ка- )5 либровка. Для этого вместо исследуемого СВЧ-четырехполюсника в измерительный тракт включается прецизион- ньш короткозамыкатель.

По командам ЭВМ 6 первый и второй 20 СВЧ-переключ:атели 4 и 5 устанавливаются в положение А , электронный коммутатор 12 подключает выходы аналоговых сигналов первого и йторого стробоскопических преобразователей 2 и 3 25 соответственно к первому и второму входам двухканального АЦП 9, запускается также генератор , который запускает первый и второй стробоскопические преобразователи 2 и 3. При 3JJ этом положении СВЧ-переключателей

4 к 5 обеспечивается поступление сигнала с выхода генератора 1 на вход первого стробоскопического преобразователя 2 и регистрация при помощи этого преобразователя сигнала Uji(t), отраженного от короткозамыка- теля. При этом на аналоговом выходе стробоскопического преобразователя 2 образуется сигнал, пропорциональный сигналу на его высокочастотном входе в момент запуска преобразователя. Этот сигнал поступает на первый вход двухканального АЦП 9, который также запускается ЭВМ 6. По команде ЭВМ 6 сигнал с цифрового выхода АЦП 9 считывается в память ЭВМ 6. Процесс повторяется до тех пор, пока в памяти ЭВМ 6 не сформируется массив значений.сигнала U« (t) в различньш дискретные моменты времени.

Сигнал и (t) регистрируется с помощью второго стробоскопического преобразователя 3 аналогичным образом при установке второго СВЧ-перек- лючателя 5 по команде ЭВМ 6 в поло- 55 жение Ь

Затем вместо короткозамыкателей в измерительный тракт (к первому и второму входам устройства) включает35

40

45

ся четырехполюсник без потерь, эквивалентный исследуемому по геометрическим размерам.

По командам ЭВМ 6 первый и второй СВЧ-преобразователи 4 и 5 устанавливаются в положение Лив память ЭВМ 6 записывается сигнал Uji(t) с аналогового выхода стробоскопического преобразователя 3. После чего посредством ЭВМ 6 второй.СВЧ-переклю- чатель 5 устанавливается в положение 5 и в память ЭВМ 6 записывается сиг нал Ui., (t) с аналогового выхода стро боскопического преобразователя 2. На этом калибровка устройства заканчивается.

В измерительный тракт к первому и второму входам устройства включает ся исследуемый объект. При измерении значений. Sii и S г-i по командам ЭВМ 6 первый и второй СВЧ-переключатели 4 и 5 устанавливаются в положение А , а электронный коммутатор 19 подключает к первому и второму входам двух- канального АЦП 9 соответственно выходы аналоговых сигналов первого и второго стробоскопических преобразователей 2 и 3. Сигналы с цифрового первого Uoi (t) и второго Uhfi (t) каналов .АЦП 9 считываются в память ЭВМ 6, Затем ЭВМ 6 осуществля ет вычисления S ii и Sii в соответствии с формулами (1) и (2), Полученные ре зультаты с помощью ЦАП 7 преобразуют ся в аналоговую форму и отображаются на экране индикатора 8 в виде частотных зависимостей измеренных величин в диапазоне рабочих частот устройства.

При измерении значений и второй СВЧ-переключатель 5 устанавливается в положение & . В память ЭВМ 6 заносятся сигналы Uhpe (t) и Uoi(t), затем в соответствии с формулами (3) и (4) вычисляются значения и Sij. и отображаются их частотные зависимости на экране блока индикации.

Измерение параметров рассеяния в частотной области. После определения значений (f) ,5г-1 (f) , S (f) и . Salt (f) DO всем диапазоне рабочих частот устройства посредством .измерений во временной области производятся более точные измерения указанных параметров в интересующих участках диапазона частот посредством измерений, в частотной области.

При этом в измерительный тракт вместо исследуемого объекта сначала

396374

включается эквивалентный ему по геометрическим размерам четырехполюсник, не вносяпгнй потерь, и производится калибровка устройства. 5 При калибровке устройства по параметру рассеяния по командам ЭВМ 6 первый СВЧ-переключате..пь 4 устанавливается в положение 6 , второй СВЧ-переключатель 5 - в положение А , 1.0 а электронный коммутатор 19 подключает выходы направленных ответвителей . 3 и 14 к входам АЦП-4.

50

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для автоматического измерения параметров СВЧ-четырехпо- люсников, содержащее генератор зондирующих импульсов, выход синхронизирующего сигнала которого соединен с синхронизир тои1ими входами первого и второго стробоскопических преобразователей, а выход - с первым входом первого СВЧ-переключателя, а также второй СВЧ-переключатель, при этом управляющий вход генератора зондирующих импульсов соединен с первым управляющ11М входом ЭВМ, информационный выход которой через цифроаналого- вый преобразоватепь подключен к индикатору, а вход соединен с выходом аналого--цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности измерений,в него введены первый направленный ответви- теоть, основное плечо которого включено между выходом первого и входом второго СВЧ-преобразователей, первый развязывающий вентиль, включенный между первым выходом второго СВЧ-пе- реключатепя и входом первого стробо- .скопического преобразователя, раз-вязывающий вентиль, включенный между вторым выходом второго СВЧ-переключателя и входом второго стробо- скопического 1треЬбразовател.я, второй направленьйш ответвитель, вход основного плеча которого подсоединен к выходу первого стробоскопического преобразователя, а выход является входом для подсоединения входа исследуемого СВЧ-четырехполюсника, третий направленный ответвитель, вход основного плеча которого соединен с выходом второго стробоскопического преобразователя, а выход является выходом для подсоединения вы5{ода исследуемого СВЧ-четырехполюсника, причем

к выходам вспомогательных плеч пер- BorOj второго и третьего направленных ответвителей подсоединены соответственно первый, второй и третий детекторы, генератор качшощейся частоты, включенный между вторым уп- равляю1Т1им выходом ЭВМ и вторым входом первого СВЧ-переключателя, и электронный коммутатора заправляющий

Редактор Л.Гратнлло

Состав;ит1гль Р.Кузнецова Техред М.Ходанич; Корректор Е.Рошко ,

Заказ 3391/45Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

.л --.- - «-..--(.- .- .- --.™ж «и-n-e.l..wi™«-™ ™..в™.оа«..™ .,,«..- «-«-.™, . .в.ж™..-i™.- .™ «..в .и ..«и-.,,.

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

вход которого подключен к третьег-гу управляющему выходу ЭВМ, выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а первый, второй, третий, четвертый.и пятый входу соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего детекторов и выходами первого и второго стробоскопических преобразователей.

Изобретение относится к СВЧ измерительной технике. Повышаются разрешающая способность и точность измерений. Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов , два стробоскопических преобразователя 2 и 3, два СВЧ-переключателя 4 и 5, ЭВМ 6, ЦАП 7, индикатор 8, АЦП 9, генератор 10 качающейся частоты(ГКЧ), два развязывающих вентиля (РВ) 11 и 12, три направленных ответвителя (НО) 13, 14 и 15, три детектора 16; 17 и 18 и электронный коммутатор 19. В устройстве во всем диапазоне его рабочих частот определяются параметры рассеяния посредством измерений во временной области. При этом используется быстрое преобразование Фурье импульсных сигналов, падающих и прошедших через исследуемый СВЧ-че- тырехполюсник 20, а также отраженных от него. После этого производятся более точные измерения пар.аметров рассеяния в интересующих участках диапазона частот посредством измерений в частотной области. Цель достигается введением ГКЧ 10, РВ 11-и 12, НО 13, 14 и 15, детекторов 16, 17 и 18 и электронного коммутатора 19. 1 шт. с (Л tS3 СО QD о: со