Цифровой измеритель мощности СВЧ Советский патент 1987 года по МПК G01R21/04 

113

Изобретение относится к области

радиоизмерений, а именно к устройствам измерение мощности сверхвысоки частот (СВЧ).

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя мощ- нести СВЧ; на фиг. 2 - временные диаграммы работы цифрового измерителя мощности СВЧ.

Цифровой измеритель мощности СВЧ состоит из переключателя 1 мощности, измерительного, моста 2, усилителя 3 дифференциального, компаратора 4, триггера 5, формирователя 6 импульсов, блока 7 управления, вычислителя 8, счетчика 9, генератора 10 опорной частоты, индикатора 11, пересчетного блока 12.

Блок 7 управления состоит из двух ключей 13 и 14,. дополнительного триггера 15, делителя 16 частоты, формирователя 7,

Переключатель мощности выходом соединен с чувствительным элементом (термистором) моста 2, к диагоналям которого подключен 1 последовательно дифференциальный усилитель 3 и компаратор 4. Выход компаратора соединен с первым входом триггера 5 и первым входом блока 7 управления. Выход триггера 5 соединен с вторьсм входом компаратора 4 и через формирователь 6 с входом питания моста 2. Пересчетный блок 12 состоит из последовательно включенных генератора 10 опорной частоты и счетчика 9, информационные вьгходы которого соединены соответственно с вычислителем 8, а выход переполнения счетчика 9 соединен с вторым входом триггера 5. Первый вход блока, управления соединен одновременно с входом делителя I б частоты и первыми входами ключей 13 и 14, выходы которых соответственно соединены с входами дополнительного триггера 15, прямой выход которого соединен с входом управления переключателя 1 мощности, вторым входом ключа 14 и первым входом вычислителя 8-. Инвер- сньш выход триггера 15 соединен с вторым входом KJuoqa 13, а выход делителя 16 частоты через формирователь 17 - с вторым входом вычислителя 8, информационные выходы которого соединены с индикатором 11.

На фиг. 2 изображены сигнал 18 переполнения счетчика 9 импульсов.

89232

сигнал 19 на выходе триггера 5, сиг-

нал 20 на выходе компаратора 4, сигнал 21 на прямом выходе дополнительного триггера 15, сигнал 22 на выходе

. формирователя 17 коротких импульсов, сигнал 23 кода пересчетного блока 12, сигнал 24 текущего значения прямого кода счетчика 9 импульсов и сигнал 25 информационного кода вычислителя

O 8, переписываемого в регистр цифрового индикатора 11.

Цифровой измеритель мощности СВЧ работает следующим образом.

В первый момент времени после .

f5 включения переключатель 1 закрыт и мощность СВЧ на термистор не поступает (интервал времени O-t). Код пересчетного блока 12 после включения цифрового измерителя мощности СВЧ ме0 няется по линейному закону (сигнал 23, фиг. 2е) до переполнения счетчика (интервал времени 0-t).

На управляющем выходе счетчика 9 появляется последовательность импуль25 сов (сигнал 18, фиг.2а), поступающих на второй вход счетного триггера 5, например на С-вход 1К-триггера. Если бы не было сигнала 20 (фиг. 2в) с выхода компаратора 4 (например, при

30 отсутствии связи усилителя 3 и компаратора 4), то триггер 5 срабатывал бы на каждый перепад 1/0 сигнала 18, .поступаюЕ1его на первый вход (напри- мер, .R-вход) К-триггера,вырабатьгоая

зг при этом сигнал 19 (фиг. 26) длительностью ц и периодом Т (интервал времени 0-7, фиг. 2), при этом Т больше постоянной времени термистора. Этот сигнал проходит через формирователь 6

Q импульсов, где формируется амплитуда и стабилизируется длительность его фронтов, и по цейи обратной связи попадает на питающую диагональ моста 2, нагревая термистор R,., и при водит термисторный мост 2 в состояние равновесия. В первые моменты времени после включения разбаланс моста велик, при этом компаратор 4 находится в единичном состоянии (сигнал 20,

Q фиг. 2в, интервал времени 0-t ). В момент баланса моста в первый такт измерения (после прохождения команды Пуск) при 0 срабатывает компаратор 4 и перепадами 1/0 сбрасывает

триггер 5. Таким образом, при отсут- . ствии на выходе триггера 5 появляется последовательность импульсов с тем же периодом Т, но длительностью t (1 „).

313

При подаче на мост 2 входной мощности СВЧ (Р;.в ) ранее установленное условие баланса моста нарушается. Для восстановления баланса моста 2 во втором также измерения мощность подогрева термистора по цепи обратной связи должна быть уменьшена на величину Это происходит за счет уменьшения длительность импульсов 19, т.е. срабатывание компаратора 4 происходит раньше, при этом разность установившегося значения длительности импульсов Т (t LO) и значения длительности импульсов Тд , т.е.л to- f , пропорциональна величине входной мощности Pf. При этом общая мопщость Р, рассеиваемая на термисторе, остается постоянной, так как

Pj.PjaM +Рс1ч COnSt.(1)

Устройство 7 управления обеспечивает два такта измерения, т.е. последовательно чередующиеся отключение и включение переключателя 1 мощности СВЧ для подачи Р на хермистор моста 2 (сигнал 21, фиг. 2г) и запись содержимого счетчика 9 в вычислитель 8 и первый такт измерения (при 0) по перепаду 1/0 сигнала 21 и во второй такт измерения (при 0) по сигналу 23 (фиг. 2д), который формируется формирователем 17 по каждому второму перепаду 1/0 сигнала на выходе счетчика - делителя 16. Содержимое счетчика 9 в указанные моменты времени схематично представлено сигналом 24 (фиг. 2ж).

Цифровой эквивалент измеряемой мощности (сигнал 25, фиг. 2з) соответствует разности кодов счетчика 9 импульсов (сигнал 24, фиг. 2ж) за два такта измерения, определяемого значением длительности импульсов X (при Pjjg 0). Диапазон изменения t .

Разность кодов, соответствующая величине , определяется соотношением

,

где Ng - значение кода, соответствующее длительности t сигнала 19;

N - значение кода счетчика 9, соответствующее длительности сигнала 19.

Разность кодов &.N выявляется вычислителем 8,который может быть выполнен на основе известных реверсивных счетчиков. Согласно выражению

увеличение входной мощности

8923 (2)

вызывает пропорциональное увеличение кода на входе цифрового индикатора 11 (выходе вычислителя 8) .

Точность измерения во всех известных технических решениях определяется погрешностью преобразования, которая зависит от параметров пикового детектора и генератора управляемой

0 частоты, прежде всего от его стабильности и линейности выходной характеристики. В предлагаемом цифровом измерителе мощности СВЧ высокая точность измерения, по сравнению с из5 вестным, обеспечивается за счет введения новых функциональных связей, реализующих широтно-импульсное управление термисторным мостом, что позволяет повысить помехозащищенность цифрового измерителя за счет снижения преобразования при использовании ,.. простых средств: компаратора, триггера, формирователя импульсов, счетчика импульсов и генератора опорной час5 тоты, стабильность которого на 2-3 порядка вьш1е стабильности генератора 1управляемай частоты в известном уст- ройстве. В этом случае погрешность преобразования, зависящая от изменения температуры окружающей среды и других возмущающих факторов, определяется только нестабильностью порога срабатывания компаратора, влияние которого на общую погрешность преобразования крайне незначительно ввиду малости интервала времени T двух срабатываний компаратора.

0

0

5

Предлагаемое техническое решение цифрового измерителя мощности СВЧ позволяет упростить получение цифрового эквивалента измеряемой мощности СВЧ по сравнению с известным за счет использования простой пересчетной схемы блока 12.

Формула изобретения

Цифровой измеритель мощности СВЧ, содержащий переключатель, мост из активных сопротивлений с термистором, диагональ моста соединена с усилителем, блок управления, пересчетный блок и индикатор, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь импульсов, триггер, вычислитель и компаратор, первый вход которого соединен с выходом усилите5 131

ля, второй вход соединен с выходом триггера и входом формирователя импульсов, выход которого соединен о диагональю питания моста, а выход соединен с первым входом триггера и входом блока управления, первый выход которого соединен с первым управляющим ВЗФДС1М-. вычислителя и управПоСА --

ВтШени - ,,

Q

89236

л яющим входом переключателя, а второй выход соединен с вторым управляю- 1ЦИМ входом вычислителя, выход последнего соединен с входом индикатора, а

J информационный вход подключен к информационному выходу пересчетного блока, управляющий выход которого соединён с вторым входом триггера.

РСВЧ-О

Составитель В. Шубин Редактор Л, Гратилло Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Заказ 2505/38 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Фиг. 2

Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - повыРсвч шение точности измерений. Устройство содержит переключатель 1 мощности, измерительный мост 2, усилитель 3, блок 7 управления, .счетчик 9, генератор 10 опорной частоты, индикатор 11 и пересчетный блок 12. Погрешность преобразования снижается за счет введения компаратора 4, триггера 5, формирователя 6 импульсов и вычислителя 8. Новые функциональные связи, реализующие широтно-импульсное управление измерительным мостом 2, позволяют повысить помехозащищенность цифрового измерителя. 2 ил. «(О Фиг.