Способ определения проходящей мощности Советский патент 1987 года по МПК G01R21/00 

нагрузки ЛИ равном единице., Затем увеличивают подаваемую мощность и при двух значениях коэф. связи ЛП с ВЛ измеряют, моп,ности ., Pj во ВЛ, пропорциональные падающей мощности при значении ЖО меньше еди- ницы и мощности Р 5 Р 5 пропорциональные отраженной мощности при значении М1Ш нагрузки ЛП равном

1

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения больших значений проходящей СВЧ-мощности в антен но-фидерных трактах мощных СВЧ-пере- датчиков„.

Цель изобретения - повышение точности при измерении проходящей мощности большого уровня., t

На чертеже приведена структурная

электрическая, схема устройства, реалзующего способ определения проходяще мощности в линии передачи.

Устройство содержит направленные ответвители 1 и 2 падающей волны, направленные ответвители 3 и 4 отра- йшнной волны, СВЧ-коммз татор 5, ваттметр 6, эталонный ваттметр 7, корот- козамыкатель 8, плавньй аттенюатор 9, первый дополнительный СВЧ-коммутатор 10, второй дополнительный СВЧ- коммутатор 11, дискретный аттенюатор 12, блок 13 управления, блок 14 сопряжения, вычислитель 15, пдфровой индикатор 16 „

Устройство работает следующим образом.

Для определения коэффициентов С.,

- 2. э

, С| с помощью коммутатора

5 к линии передачи подключается реал нагрузка, устанавливается некоторый стабильньпЧ уровень СВЧ-мощ- ности в линии, значение которого выбирается так, чтоты при полностью введенном плавном аттенюаторе 9 (максимальное затухание) и вклю-ченном в измерительный тракт с помощью коммутатора 10 дискретном аттенюаторе 12 он соответствовал ншкнему пределу измерения мощности ваттметром 6, подключенным с помощью коммутатора

единице. Кроме того при первоначальном значении входной мощности измеряют мощности Р. , . , пропорциональные падающей мощности при значении Ш(0 меньше единицы для двух значений коэф. связи ЛП и ВЛ, от- личающ 1хся в К раз. Проходящую мощность определяют по формуле. 1 ил.

11 к направленному ответвителю 1, настроенному на подающую волну в главной линии.

При полностью введенном плавном аттенюаторе 9 и исключенном из тракта дискретном аттенюаторе 12 производится измерение мощности Р ваттметром 6, подключенным с помощью

коммутатора 11 к вспомогательной линии направленного ответвителя 1, значение Р,. записывается в оператт

тивную память вычислителя 15. Затем при пoмoш коммутатора 10 вводится

дискретный аттенюатор 12, что вызывает уменьшение в К раз мощности на входе ваттметра 6 (где К - затухание, вносимое аттенюатором 12), производится измерение мощности Р ,

значение которой фиксируется в оперативной памяти вычислителя 15, после чего уменьшается вносимое затухание плавным аттенюатором 9, исключается дискретный аттенюатор 12, производится измерение мощности Р ваттметром 6, значение которой записывается в оперативную память вычислителя 15, вводится дискретный аттенюатор 12 и производится измерение мощности Р , значение которой записывается в оперативную память вычислителя 15. Таким образом выбирается -М пар значений мощности Р,- - - . Градуировочная характеристика

измерительного преобразователя ваттметра имеет вид:

Р, + f(P) ,

(1)

где Р - значение СВЧ-мощности на входе ваттметра 6;

S - крутизна характеристики

преобразователя ваттметра 6J Р - показания измерительного

блока ваттметра 6; . f(P) - нелинейность преобразователя ваттметра 6.

Нелинейность измерительного преобразователя 6 имеет вид полинома степени N:

f(P) + С

NH

С, р

p

В соответствии с (1) для М пар значений мощности Р . - Р . записывают две системы уравнений:

к«

Р, + C,pf -f ... +

А +

+ с., .-р;;,,

/

t.

где К - вносимое затухание дискретного аттенюатора 12 (в дозах).

Поделив уравнения системы (3) на соответствующие уравнения системы (4), получают систему из М нелинейных уравнений с N - 1 неизвестными вида:

Р, КР,, + С(КР7, - Р ) +

+ ... + с,,(кр, ; -pf);

с,( )

и

ЧМ 1 ЧМ -Iflf

- .H -Р.м

Решая систему (5) вычислитель 15 определяет значение коэффициентов С , о.., Cjj, и хранит их в своей оперативной памяти.

6J

. е)

(3)

4)

Как показали результаты математического моделирования, оптимальным значением К является 2-5 дБ. После определения коэффициентов С, ..., Сц| по команде вычислителя 15 блок 13 управления, связанный с вычислителем 15 через блок. 14 сопряжения, управляя коммутаторами 10

10 и 11, подключает к направленному от- ветвителю 1 ваттметр 6 (при этом плавный аттенюатор 9 устанавливается в положение, соответствующее нуле- .вому затуханию, а дискретный атте-

15 нюатор 12 исключается из тракта) и,

управляя СВЧ-коммутатором 5, подклю- чает к главной линии эталонный ваттметр 7.

Регулировкой выходного уровня ге20 нератора устанавливается удобное для эталонного ваттметра 7 значение СВЧ- мощности в главной линии (Р), кото-, рое измеряется ваттметром и записывается в память вычислителя 15. Так

25 же измеряется и фиксируется в оперативной памяти вычислителя 15 значение мощности во вспомогательной линии направленного ответвителя 1 (Р4 ) настроенного на падающую волну в

30 главной линии.

На основании значений Рд и Р , а также в соответствии с (5) записывают

35

р , + f(pp ,

(6)

тнайи

(5)

где К - коэффициент связи направленного ответвителя 1. Вычислитель 15 определяет значё40 ние К(ч S и хранит его в своей оперативной памяти.

Затем по команде вычислителя 15 коммутатор 5 подключает к главной линии вместо эталонного ваттметра 7

45 короткозамыкатель 8, а коммутатор 11 подключает к вспомогательной линии направленного ответвителя 2, настроенного на отраженную волну, ваттметр 6, значение измеренной мощности (Pg)

50 фиксируется в оперативной памяти вычислителя.

.Аналогично (6) записывают 55 РО К, , -ь f(P,).

(7)

Вычислитель 15 определяет значение К S и хранит его в своей оперативной памяти.

Затем по команде вычислителя коммутатор 5 подключает к главной линии реальную нагрузку, а коммутаторы 10 и 11 подключают ваттметр к направленному ответвителю 1, .

Регулировкой выходного уровня ге- нератора увеличивают уровень СВЧ- мощности в главной линии и устанавливают его таким (Р ), чтобы измеряемое значение мощности ваттметром 6 во вспомогательной линии направленного ответвителя 1 (Р.,) соответствовало верхнему определению измерений. Значение Р. фиксируется в памяти вычислителя.

После этого, не меняя уровня мощности в главной линии производят подключение ваттметра 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 3, настроенного на падающую волну в главной линии при помощи коммутатора 11, и производят измерение мощности во вспомогательной линии (РЗ), результат измерений фиксируется в оперативной памяти вычислителя 15.

Коэффициент связи Kg направленного ответвителя 3 с главной линией выбран так, что Кг « Кл (напри 3

мер К cj -30 дБ, К с -20 дБ) . На основании измерений Р. и Р записьшают выражения для мощности

Р в главной линии передачи: .

РО ,„ -ь f(p,K)J; (8)

РО К,, f(P,), (9)

где К - коэффициент связи направленного ответвителя 3, Значение К, S определяется следующим образом:

V .а а- ) (10)

.3 Р РЗ 3

где а , а , а, а определяется по формуле

1 + + + ... +

с,.,-р ;-,

(11)

где р. - соответствующее измерение мощности ваттметром 6.

Вычислитель определяет значение К Р S и хранит его в своей оперативной памяти. Затем, не меняя уровня

мощности в главной линии, с помощью коммутатора 5 к линии подключается короткозамыкатель 8 и производится подключение ваттметра 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 4, настроенного на отраженную волну в линии передачи, и ваттметр 6 производит измерение мощности (Р), значение которой записывается в оперативную память вычислителя 15.

К. и Кр , коэффициенты связи

3 .

направленного ответвителя 4, выбраны так, что К(-. « К(ч. Значение К -S вычисляется по формуле:

V Q - РО ° Р И 2п

- - .-а4

(12)

20

где а , а, а а. по формуле

определяется

а. 1 -ь С,Р. - , +

5

0

S-1-Pi

Л|-

(13)

Вычислитель определяет значение К(. S и хранит его в своей оперативной памяти.

После окончания вычислений. К . S Q по команде вычислителя 15 коммутатор 11 подключает к главной линии передачи реальную нагрузку, коммутатор 11 подключает ваттметр 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 3 и устройство готово к измерению проходящей мощности высоких значений..

Устанавливают СВЧ-мощность в главной линии передачи, значение которой необходимо измерить. Измеряют текущее значение мощности ваттметра 6, подключенным к направленному ответвителю 3 (РЗЦ) и записывают его в оперативную память вычислителя 15, затем подключают ваттметр 6 к вспомогательной линии направленного ответвителя 4, производят измерение мощности (Р.,), а ее значение записывают в оперативную память вычислителя 1 5 . 0

Значение проходящей мощности Р.

вычисляют по формуле

Р Р Pjn i

пр

PrPj- - s

55

- Рг.п Р4и а аи

Р, Р4 аг а4

где а и а 4м определяют по формулам, аналогичным /11) и (13).

Полученные значения проходящей мощности вычислитель 15 отображает на цифровом индикаторе 16,

Формула изобретения

Способ определения проходящей мощности в линии передачи, заключающийся в том, что подают на вход лини передачи СВЧ-мощность, измеряют мощность РО в нагрузке линии передачи, мощности Р , р,, во вспомогательной линии, связанной с линией передачи, пропорциональные соответственно падающей и отраженной волнам в линии передачи при значении модуля коэффициента отражения нагрузки линии передачи равном 1, увеличивают мощност подаваемую на вход линии передачи.

измеряют мощности Р

(м 3

во вспомогательной линии, пропорциональные подающей мощности при значении модуля коэффициента отражения нагрузки линии передачи меньше 1 соответственно для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, измеряют мощности Р„ и Р, пропорциональные отражен- ;ным волнам при значении модуля коэффициента отражения нагрузки линии передачи равном 1 соответственно для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, отличающийся тем, что,с целью повьшения точности при измерении проходящей мощности больших уровней, устанавливают первоначальное значение мощности, подаваеРедактор Л.Повхан Заказ 4915/44

Составитель Р.Кузнецова

Техред И.Попович Корректор М.Демчик

Тираж 730Подписное

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.

мой на вход линии передачи, измеряют мощности Р. пропорциональные падающим волнам при значении модуля коэффициента отражения меньще 1 для двух значений коэффициента связи линии передачи и вспомогательной линии, отличающихся в К раз, определяют проходящую мощность

пр

по формуле

пр

р.

(P/ti Рдп азп

PrPra,.aj

10

15

Pan Рцп а зм a4it

Р,-Р4-а,.а4

где и Рдр, - измерения мощности во вспомогательных линиях при измерении проходящей мощности,

a., а, а, а , а, а, определяются по формуле

а:

., 1 + С, Р + С Р/

,-рГ ,

где Р- - соответствующие значения

мощности;

а коэффициенты С ... С

ляют решением системы уравнений

, опредеРМ ,- Р) +

.. С,.(КР; ;-Р: ,)

Р.н С,(.)

ж + ...+ С

«..(-С

где N М - 1.

Изобретение относится к технике радиоизмерений и обеспечивает по- вьпдение точности при измерении проffm гене- роторо ходящей мощности большого уровня. Устр-во, реализующее способ, содержит направленные ответвители 1,2 падающей волны, направленные ответвители 3, 4 отраженной волны, СВЧ- коммутатор 5, ваттметр 6, эталонный ваттметр 7, короткозамыкатель 8, плавный аттенюатор 9, дополнительные СВЧ-коммутаторы 10, 11, дискретный аттенюатор 12, блок управления 13, блок сопряжения 14, вычислитель 15, цифровой индикатор 16, Способ заключается в том, что на линию передачи (ЛП) подают СВЧ-мощность и измеряют мощность РО в нагрузке ЛП, Мощности Р,, Pg во вспомогательной линии (ВЛ), пропорциональные падающей и отраженной волнам при значении модуля коэф. отражения (МКО) а (Л С