Измеритель модуля коэффициента отражения Советский патент 1987 года по МПК G01R27/06 

информахщю о модуле комплексного коэф, отражения нагрузки,относительно фазы сигнала, пocтyпarop eгo с : демодулятора 15. С помощью. РФВ 23 и цеподпси из НО 7, аттенюатора 17, НО 12, демодулятора 13 и фазового дискриминатора 21, формируюР1ей управляющее напряжение для него, поддержи-

1

Изобретение относится к радио- измерительной технике и может быть . использовано для измерения модуля комплексного коэффициента отражения на сверхвысоких частотах.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже представлена структур- .ная электрическая схема: измерителя модуля козффициента отражения.

Измеритель модуля коэффициента отражения содержит СВЧ-генератор 1, первый 2, второй 3, третий 4, четвертый 5, пятый 6 и шестой 7 направленные ответвители, вентипь 8, модулятор 9, генератор 10 модулируюп его напряжения, седьмой 1 и восьмой 12 направленные ответвители, первый 13, второй 14 и третий 15 демодуляторы, фазовращатель 16, аттенюатор 17, цифровой фазометр 18, преобразователь 19 кодов, цифровой индикатор 20, фазовый дискриминатор 21,. интегратор 22, регулируемый фазовращатель 235 выход которого является входом для подсоединения исследуемой нагрузки 24,

Измеритель модуля коэффициента отражения работает следующим образом.

СВЧ-генератор 1 генерирует СВЧ- сигнал. Часть энергии ответвляется

ej-(t)C(e(t)+eo(t) )CE(cos(cot+m ,) )+ГьГ5, K cosCcot- +m sin(ftt+q 2)) )CE(cos(m sin(sjt+q , ) )coscot-sin(m sin(Qt+

+ cf,))sinot+ (т sin($ t+q J jcoscot-Г„ Pj.(m sin(Qt+

+ q j)sinG3t CE(cos(m sin(nt+q,))+Г/ьК созСт sin(nt+q 2) ))

xcosut-(sin(m sin(ct+tf, )) (m sin(T2t+cf.j))) sinut ):

CE cos{ut+in sin(Qt+q g.(rn ))),,

(fg. ( Гн ) arctg( sincf-, + r,| Гц K sinCfJ / ,(cos Cf, + r.rj, К cos (f )|:q , 0°, Cf

-arctg

Е. (ЕЧ(ЕГ;г,,Г, K cos(cf,-g.,)f |cf,0°, c/,90°

ГЕ + (ЕГ,Г,К)М° ;-.

350623

вается постоян1 ым фазовый сдвиг 90 между опорным сигналом на в-ходе вентиля 8 и отраженным к вентилю от нагрузки 24. Фазовьй сдвиг 90° соответствует макс, точности измерения. НО 11 и фазоврагцатель 16 устраняют погрешность измерения, обусловленную конечной направленностью НО 7. 1 ил.

через вторичный канал каждого из первых трех направленных ответвителей 2-4 к гетеродинному входу соответствующих демодуляторов 13-15. Другая часть энергии СВЧ-сигнала попадает на модулятор 9, который модулирует фазу СВЧ-сигнала сигналом, поступающим на управляющий вход модулятора 9 с генератора 10. Часть энергии мо-

дулированного СВЧ-сигнала e(t) с

выхода модулятора 9 распространяется через первичный канал четвертого направленного ответвителя 5, вентиль 8, первичные каналы пятого 6 и шестого 7 направленных ответвителей, регулируемый фазовращатель 23 до исследуемой нагрузки 24 и, частично отразившись от нее, через регулируемый фазовращатель 23, первичные каналы DjecToro 7 и пятого 6 направленных ответвителей попадает снова на вентиль 8.

Модулированный СВЧ-сигнал е (t), ответвляемый в канал падающей волны

через пятый направленный ответвитель 6, является частью суммы опорного модулированного СВЧ-сигнала ep(t) и модулированного СВЧ-сигнала e(t), представляющего собой частично отраженный от вентиля 8 и от исследуемой нагрузки 24 опорный модулированный СВЧ-сигнал e(t).

3 .1350623

С - переходное ослабление пятого „

направленного ответвителя 6; Е - амплитуда сигнала e(t); СО - значение частоты несздцего СВЧ-сигнала, при котором измеряется модуль комплексного коэффициента Г, отражения исследуемой нагрузки 24; га - индекс у головой модуляции; IQ Я - значение модулирующей частоты выходного сигнала генератора 10;

t - текУгчее время; If, - начальная фаза сигнала, моду- ig

лирующего СВЧ-сигнал e(t); (jf - начальная фаза сигнала высокой частоты, модулирую1чего СВЧ-сигнал e,(t);

Г - модуль комплексного коэффициента отражения вентиля 8; К - коэффициент затухания

руемого фазовращателя 23; Гц)- начальная фаза сигнала высокой частоты, модулирующего jc СВЧ-сигнал е(}. Следовательно, модуль комплекснокоэффициента Г отражения исследуй нагрузки 24 можно представить функцию фазы , измеряемой цифым фазометром 18,

30

r,,K2. (1)

Цифровой фазометр 18 измеряет фазу Ц)( Г ) поступающего на первый вход цифрового фазометра 18 с выхода второго демодулятора 14 модулирующего сигнала, выделяемого вторым демодулятором 14 падающей волны из части модулированного СВЧ-сигнала e(t ответвляемой в канал падающей волны через пятый направленный ответвитель 6, первичные каналы седьмого направленного ответвителя П на вход второго демодулятора 14. Фаза ц.,-(Г ) измеряется по отношению к фазе ц поступающего на второй вход цифрового фазометра 18 с выхода третьего демодулятора 15 опорного модулирующего сигнала, вьщеляемого третьим демодулятором 15 из части модулиро- ванного СВЧ-сигнала e(t), .ответвляемой в канал опорной волны через четвертый направленный ответвитель 5 на вход третьего демодулятора 15.

Таким образом, цифровой фазометр 18 формирует на выходе напряжение, являющееся функцией модуля комплексного коэффициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 24. Разность фаз

c

0

5 0 5 0

5

(cj)|-c() между опорным сигналом, модулирующим СВЧ-сигнал e(t), деист- вуюпщй на входе вентиля 8, и сигналом, модулирующим СВЧ-сигнал eo(t), распространяющийся от входа регулируемого фазовращателя 23 к выходу вентиля 8, поддерживается постоянной и равной 90 с помощью регулируемого фазовращателя 23. Фазовый сдвиг 90 соответствует максимальной точности измерения модуля комплексного коэффициента Г отражения исследуемой нагрузки 24.

Управление регулируемым фазовращателем 23 осуществляется следующим образом.

Часть энергии отраженного -от исследуемой нагрузки 24 модулированного СВЧ-сигнала, пройдя через регулируемый фазовращатель 23, ответвляется в канал отраженной волны через шестой направленный ответвитель 7. Далее этот сигнал через аттенюатор 17, вносящий ослабление, равное ослаблению СВЧ-сигнала в фазовращателе Гб и восьмой направленный ответ- витель 12 поступает на вход первого демодулятора 13. Выделенный сигнал с выхода первого демодулятора 13 поступает на первый вход фазового дискриминатора 21, на второй вход которого поступает опорный модулирующий сигнал.

При отклонении разности фаз от 90° на выходе фазового дискриминатора 21 формируется сигнал ошибки, который через интегратор 22 изменяет фазу, вносимую регулируемым фазовращателем 23, до тех пор, пока на выходе фазового дискриминатора 21 не установится нулевое напряжение, что соответствует фазовому сдвигу 90 входных модулирующих сигналов. Для устранения погрешности измерения фазового сдвига из-за конечной направленности шестого направленного ответвителя 7 введены седьмой направленный ответвитель 11 и фазовращатель 16, сдвигающий на 180° фазу сигнала, модулирующего СВЧ-сигнал, просачивающийся из-за конечной направленности седьмого направленного ответвителя 11.

Модулированные СВЧ-сигналы падающей волны, поступающее на вход первого демодулятора 13 через соответствующие тракты с выходов вторичных каналов пятого 6 и шестого 7 направленных ответвителей, в трактах имеют равные амплитуды, но модули- руюпдие их сигналы находятся в проти- вофазе, что приводит к их взаимной компенсации.

Относительная погрешность измерения коэффициента Гц отражения в соответствии с выражением (1)определяется относительной погрешностью изме рения Ги отражения вентиля 8 и нестабильностью коэффициента К ослабления регулируемого фазоврап;ателя 23. При этом две последние составляющие практически могут быть сведе- ны к относительной температурной нестабильности характеристик материалов, из которых изготовлены вентиль 8 и регулируемый фазовращатель 23.

Относительная температурная не- стабильность соответствующих коэффициентов Гц и К характеризуется величиной, значительно меньшей относителной погрешности-измерения фазового сдвига. Таким образом, относитель- ную погрешность измерения модуля ком-плексного коэффициента Г„. отражения исследуемой нагрузки 24 можно считать равной погрешности измерения фазы tfj- цифровым фазометром 18.

Преобразователь 19 кодов представляет собой постоянное запоминающее устройство, в котором записаны табличные значения модуля комплексного коэффициента Г отражения, соответствующие различным значениям разнос- тей фаз, измеряемых цифровым фазо- метром 18. С выхода преобразователя 19 кодов информация в двоично-десятичном коде подается на цифровой ин-

. дикатор 20, результат измерения мо- дуля коэффициента Г отражения исследуемой нагрузки 24 отсчитывается на его цифровом табло.

Таким образом, измеритель модуля коэффициента отражения определяет модуль комплексного коэффициента н отражения как функцию измеренной циф ровым фазометром 18 разности фаз, которая может быть измерена с относи тельной пог решностью 1 10 , например, с помощью стандартного цифрового измерителя разности фаз.

Формула изобретения

Измеритель модуля коэффициента отражения, содержащий СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен вход

первичного канала первого направленного ответвителя, второй, третий, четвертый, пятый и шестой направленные ответвители, генератор модулирующего напряжения, соединенный с управляющим входом модулятор, выход которого подключен к входу первичного канала четвертого направленного ответвителя, и вентиль, отличающийся тем, что, с целью по- вьшения точности измерения, введены первый, второй и третий демодуляторы, гетеродинные входы которых подключены соответственно к выходу кача ющей волны вторичных каналов первого, второго и третьего направленных ответвителей, сигнальный вход третьего демодулятора соединен с выходо падающей волны встречного канала четвертого направленного ответвите- ля, последовательно соединенные цифровой фазометр, преобразователь кодов и цифровой индикатор, последовательно соединенные фазовый дискриминатор и интегратор, выход первого демодулятора подключен к первому входу фазового дискриминатора, выход второго демодулятора - к первому входу цифрового фазометра, а выход третьего демодулятора - к вторым входам цифрового фазометра и фазового дискриминатора, седьмой направленный ответвитель, выходы первичного канал которого подсоединены к сигнальному входу демодулятора, вход первичного канала подключен к выходу падающей волны вторичного канала линейно направленного ответвителя, восьмой направленный ответвитель, выход падающей волны вторичного канала которого соединен со спиральным входом первого демодулятора, а выход первичного канала через введенный аттенюатор соединен с выходом отраженной волны встречного канала шестого направленного ответвителя, другой выход -вторичного канала восьмого направленного ответвителя через введенный фазовращатель соединен с выходом падающе волны вторичного канала седьмого направленного ответвителя, выход первичного канала пятого направленного ответвителя соединен с выходом первичного канала шестого направленного ответвителя, вентиль включен между выходом первичного канала четвертого направленного ответвителя и входом первичного канала пятого направленного ответвителя, первичные

7 .13506238

каналы первого, второго и третьегошестого направленного ответвителя под--.

направленных ответвителей соединенысоединен к входу введенного управляпоследовательно, выход первичного ка-емого фазовращателя, выход которого

нала третьего направленного ответви-является выходом для подключения ис теля подключен к сигнальному входу 5следуемого двухполюсника, а управляющий

модулятора, выход первичного каналавход подключен к выходу интегратора.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повышение точности измерений. Измеритель модуля коэф. отражения содержит СВЧ-генератор 1,.восемь направленных ответвителей (НО) 2-7, 11 и 12, вентиль 8, модулятор 9, генератор 10 модулирующего напряжения, де- мод 5 ляторы , фазовраш;атель 16, аттенюатор 17, цифровой фазометр (Цф) 18, преобразователь 19 кодов, цифровой индикатор 20, фазовый дис-; криминатор 21, интегратор 22 и регулируемый фазоврао;атель (РФВ) 23. Часть энергии СВЧ-генератора 1 ответвляется НО 2-4 к гетеродинным входам соотв. демодуляторов 13-15. Другая часть энергии проходит через НО 2-4, модулируется в модуляторе 9 лом генератора 10, проходит через НО 5, вентиль 8, НО 7 и РФВ 23 на исследуемую нагрузку 24, частично отражается от нее и далее проходит через РФВ 23, НО 7, 6 и 11, демодулятор 14 и поступает на ЦФ 18. По- cтyпaюш; й на ЦФ 18 сигнал является частью суммы опорного модулированно-- го сигнала и модулированного СВЧ- сигнала, предстаБля1ош,его собой частично отраженные от нагрузки 24 и .от вентиля 8 сигналы. ЦФ 18 измеряют фазу суммарного сигнала, несущую (Л