Способ определения @ -параметров СВЧ-четырехполюсника Советский патент 1987 года по МПК G01R27/32 

11298693

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в измерителях комплексных коэффициентов передачи (S-параметров) СВЧ-четырехполюсников (цепей). 5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерений S-параметров нелинейных СВЧ-четырехполюсников и упрощение калибровки, О

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реа- лизукицего способ определения S napa- метров СВЧ-четырехполюсника.

Устройство содержит измерительный блок 1, со.стоящий из синфазного и 90-градусных расщепителей 2 и 3 напряжения, фазовые детекторы 4 и 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, СВЧ-генератор 7, направленный ответвитель (НО) 8, смеситель 9, первую 10 и вторую 11 рассогласованные нагрузки, НО 12, переключатель 13, аттенюатор 14, переключатель 15, СВЧ-четырехполюсник 16 (исследуемьй), НО 17, смеситель 18, гетеродин 19, блок 20 фазовой автоподстройки частоты (ФАЛЧ) , управляюще-вьгчислитель- ный блок 21,

%j /Tl

Способ определения S-параметров СВЧ-четьфехполюсника реализуется следующим образом,

Блок 21, представляющий собой настольную ЭВМ, микропроцессорную систему кпи другое подходящее вычислительное устройство, выдает команду, по которой на выходе СВЧ-генератора 7 устанавливается измерительньш сигнал необходимой частоты, К аттенюатору

Г,

4

.

-.7

,

Г„

где г.

значение коэффициента отражения рассогласованной нагрузки 10, трансформированное через аттенюатор 14 и НО 17 в плоскость выхода СВЧ-четырехполюсника 16. Затем по команде из блока 21 к аттенюатору 14 с помощью переключателя 13 подключается рассогласованная нагрузка 11 и снова измеряются отношеJ5 ния волн

ъ.

а, случае равны

Ъг

- , которые в этом

а,

20

а,

А, - d

К, + Г.

1 г:

(4)

Ъг а,

В е, .

при а, Г4

2 5

(i-p,r;)(i-s,/,)

(5-)

п I 2 Sn

(2

(6)

22

35

где Г. - значения коэффициента отражения рассогласованной нагрузки 11, трансформированное через аттенюатор 14 и НО 17 в плоскость выхода СВЧ-четырехполюсника 16, В систему уравнений (1) - (6) .

кроме параметров B , 5 , S и Sj,

d,, К,, f, ,,

Ч.

Г, и

(7)

измеряемого четырехполюсника, входят

14 с помощью переключателя 13 подклю- 0 восемь комплексных коэффициентов чается рассогласованная нагрузка 10, При этом на вход смесителя 9 поступает сигнал, пропорциональный падающей волне а, а сигналы с выходов вторичных трактов НО 12 и 17, коммутируемые с помощью переключателя 15, пропорциональны отраженным волнам Ъ, и

значения которых предварительно оп- редепяются по результатам калибровочных измерений.

Путем решения системы уравнений (1) -(6) при изве стных коэффициентах (7) определяются все четыре S-napa- метра (S,, , Sj, , S,., и S ) измеряемого четырехполюсника.

bj, соответственно J После преобразования сигналов в смесителях 9 и 18 и их измерения в блоке 1 в память бло- ка 21 записываются результаты измерения , равные

А,

В.

Ъ а,

Ь- а,

а.

к,- г;

е, +

1 -р,г;

q,

(1)

ри а - Г, Ъ

(i-p;r;Ta-s;; 3

2

V (2)

4

.

-.7

,

Г„

где г.

значение коэффициента отражения рассогласованной нагрузки 10, трансформированное через аттенюатор 14 и НО 17 в плоскость выхода СВЧ-четырехполюсника 16. Затем по команде из блока 21 к аттенюатору 14 с помощью переключателя. 13 подключается рассогласованная нагрузка 11 и снова измеряются отношения волн

ъ.

а, случае равны

Ъг

- , которые в этом

а,

а,

А, - d

К, + Г.

1 г:

(4)

е, .

2 5

(i-p,r;)(i-s,/,)

(5-)

Sn

(2

(6)

22

где Г. - значения коэффициента отражения рассогласованной нагрузки 11, трансформированное через аттенюатор 14 и НО 17 в плоскость выхода СВЧ-четырехполюсника 16, В систему уравнений (1) - (6) .

кроме параметров B , 5 , S и Sj,

К,, f, ,,

Ч.

Г, и

(7)

комплексных коэффициентов

восемь комплексных коэффициентов

значения которых предварительно оп- редепяются по результатам калибровочных измерений.

Путем решения системы уравнений (1) -(6) при изве стных коэффициентах (7) определяются все четыре S-napa- метра (S,, , Sj, , S,., и S ) измеряемого четырехполюсника.

Калибровка осуществляется следу- ющим образом,

С помощью одного из известных способов определяют р, , d, и К,, входящие в уравнения (О и (4), например проводят измерения коэффициентов отражения (Гу) короткозамыка- теля, подключенного через отрезок

3

регулярного волновода (m Г сог- ласованной нагрузки (Г) и согласованной нагрузки, подключенной через отрезок регулярного волновода (т Fg где m - коэффициент передачи отрезка регулярного волновода. Результат измерений соответственно равны

А d + 5 °- ТГ

,

А. d,

К, т

1-1

.т

л.

2 р ,

.

(8)

d.

+ Ь:

т

1р,- m

Т

Решения системы уравнений (8) с помощью блока 21 при заданных значениях Г и m позволяет определить зна чения коэффициентов dt. К, тр, .

Затем подключают НО 17 непосредст венно к НО 12 и измеряют отношения

Тэ1 Ъг

волн - и - при подключенной к ат- а, а.

тенюатору 14 рассогласованной нагрузке 10, равные

,

д(1-).г,)

(9)

а также отношения при подключенной к выходу аттенюатора 14 рассогласованной нагрузке 11, равные

А« d. +

KI . Г

1-р.Г4

(10)

В

CU

- с 4. - (1-р, rj

Дополнительно измеряют отношение

Ъ7

ВОЛН 7 при разорванной измеритель-

а

ной цепи (но 17 отключен от НО 12). Результат измерений в этом случае равен

Вт Е, .

(10

Из системы уравнений (9) - (И) при известных К,, d, и р, , находят

3

) Ч

и Е, . На этом заканГ

чивается процесс калибровки, а результаты вычислений коэффициентов

Г

d,, К

( )

О,

1

%, г

г.е,

автоO

матически записьгоаются в память блока 21 .

Таким образом, все четьфе измерения (АЗ, ЕЭ, А;, В), по результатам которых: определяются параметры S,,, , Sj, , 3,2 и S, проводятся при одном и том же значении падающей волны а, а. При этом допустимое для СВЧ-четырехполюсника 16 значение амплитуды волны i, равной А-Ъ, 5 где А г коэффициент передачи аттенюатора 14, обеспечивается выбором соответствующего значения ослабления аттенюатора 14.

0 Формула изобретения

25

30

Способ определения S-параметров СВЧ-четырехполюсника, включакяций подачу на вход СВЧ-четырехполюсника электромагнитной волны, измерение посредством анализатора СВЧ-цепей отношения А электромагнитной волны, отраженной от входа СВЧ-четырехполюс- ника, к падающей электромагнитной волне и отношение В к электромагнитной волне, прошедшей через СВЧ-четы- рехполюсник, к падающей электромагнитной волне, отличающий- с я тем,, что, с целью расширения

35 функциональных возможностей путем обеспечения измерений S-параметров нелинейных СВЧ-четырехполюсников и ут1рощения калибровки, отношения А и В измеряют при подключении к выходу

0 СВЧ-четырехполюсника последовательно двух нагрузок с различными значениями коэффициента отражения, а S-na- раметры определяют по формулам

22

г

3,1

1 - D r,-r.D

(В,-е,)(1-р.г 1(1-Зг2Гэ) ;

qi

(г|-г, )()(1-5«Г4). S,, (Г,-Г,)

S.i р( и 2{ Г э

Г - s. г,

где г;

/ „ (A,-d)

K, + p,(Aj-d)

(А4 - d)

K,+ () ci.{B,-gJ(l-p.rz ) . 5

q,(B,-s,)(i-p:r; )

, , d - соответственно коэффициенты передачи отражения и направленности анализатора О СВЧ-цепей в режиме измерения параметра

11 5

соответственно коэффициенты передачи 5 анализатора СВЧ-цепей в решении измерения параметра Sj/i

Составитель Р, Кузнецова Редактор Н. Бобкова Техред И..Попович Корректор А. Зимокосов

885/48

Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

,,Aj,B,,

при подключении к выходу СВЧ-четьфех- полюсника нагрузок с коэффициентами отражения РЗ, Г4 соответственно;

Ef - коэффициент направленности анализатора СВЧ-цепей в режиме измерения параметра Sj, ;

В - значения отношений А и В при подключении к выходу СВЧ-че- тырехполюсника нагрузок с коэффициентами отражения Г, . соответственно.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерений S-параметров нелинейных СВЧ-че- тьфехполюсников и упрощение калибров- кио Устройство, реализующее способ, содержит измерительный блок 1, состоящий из синфазного и 90 расщепителей 2 и 3 напряжения, фазовые детекторы 4 и 5, АЦП 6, СВЧ-генератор 7, направленные ответвители 8, 12 и 17, смесители 9 и 18, рассогласованные нагрузки 10 и 11, переключатели 3 и 15, аттенюатор 14, СВЧ-четырехполюс- ник 16 (исследуемьй)гетеродин 19, блок 20 фазовой автоподстройки частоты, управляюще-вычислительный блок 21. 1 ил. го со 00 Ot)