Способ измерения параметров рассеяния многополюсников Советский патент 1987 года по МПК G01R27/32 

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для измерения комплексных параметров рассеяния нелинейных СВЧ- многополюсников на больпшх уровнях сигналов.

Цель изобретения - увеличение точности при измерении большесигнальных параметров рассеяния нелинейных мно- гополгасников.

Способ основан ни. измерении мощностей независимых линейных комбинаций отраженных и падаюгщх волн в установившемся режиме

a,(t)Re(ZlA,/ V,

C 1 m

b;(t)R.(ZlB e), 1 6 ен fi

где ,2,...,й;

N - число вводов многополюсника; m - число гармоник падающей и

отраженной волн; W - частота.

Указанные волны порождают во вторичных измерительных цепях два линейно неза1 исимых колебания

Ci(t)Re(2lCj/ h. d,(t)R(i:5,e ,

(2)

г--1

/

C,;,,i+P

ч &

е5

r fi Pi

,. A..-5,J

cl .ijb., fp., 5;- неизвестные комплексные коэффициенты.

Далее рассматривается измерение параметров рассеяния по первой (основной) гармонике, считая высвше гармоники помехами.

Введем в рассмотрение опорные колебания на основнрй частоте

u-(t)Re(U.e )- v;(t)Re(V, каждой линейной комбинации (2) выполняются пять видов измерений в частности для комбинаций cj(t) из- меряют:

мощность линейной комбинации (2)

P,-fi.(Lo))C;l4p., . (5)

частотно-зависимый коэффициент преобразования измерителя МОРЩОСТИ,

f- 1

мощность всех высших гарМОНИК С{;, 17/ 2; опорного колебания (4)

P,(a;)U;

1

(6)

МОЩНОСТЬ суммы линейной комбинации c.(t) и опорного колебания U;(t)

V/x,.(u))c.4-U,|4p.;

(7)

мощность суммы линейной комбинации c (t) и опорного колебания, сдвинутого по фазе на угол i. и измененного по амплитуде в q- раз (у. ,1,2,...; 0.)

с-2

Ф,-|2

,(8)

.-и.е

мощность опорного колебания, сдвинутого по фазе на угол V,-. и измененного по амплитуде в q раз

25 P,. ,a,;),l2.(9)

Аналогичные измерения пров.одятся для комбинаций d-(t) и опорного колебания v.(t), в результате чего опре- 30 дегшштся значения PJ;, Pj,-, Р,., Р,-,Р.:.

Из соотношений (5-9) после преобразований получаем

Н,С,.(Р,рР,.-Р2.)/УР2,; (10)

Ij,C. (P,-P,,-P,.-(ReC.),)/.

,

зв /(V,sinvi);

ReDi(p;.-p;,-p;,-)/VwM , (п)

I,D-(P,,-P,:,-(R,D;.)V. /(VP.sinV)

40

45

55

Из соотношений (Ю) и (П) помехи, вызываемые высшими гармониками, не влияют на точность измерения.

При этом введены обозначения

А.

5.--.

C.

50

и,.и,-.е , l.wj tfi (/,-S,. Для D ; обозначения аналогичны Нетрудно убедиться, что

. C,2C,-ffx.(u)) (12)

Выразив С. из (12) и подставив его в (2), получаем для первой моники падающей А;; и отраженной В волн и колебания t.

C,,Ai + /5-B, где с/.2,

2,)е .

(13)

Аналогично имеем для второй линейной комбинации

Di-fiA, + ,B. .(14)

Разделив (13) на (14) и учитывая что коэффициент отражения в плече определяется соотнор1ением Г( К;/А., получаем

Г,. .ll-,(15)

где /iiy i/l4; C,.j,,/D,.

Из (13) и (14) получают значения падающей А | и отраженной В j волн в i-M плече многополюсника, которые н могут быть непосредственно измерены

А, f iPii- i

(16)

Ё

Неизвестные - значения коэффициентов с/, /i , -jij , определяются следующим образом. К i-му плечу многополюсника поочередно присоединяют три образцовых нагрузки с известными коэффициелтами отражения Г , Гл, Г. Измеряя величины С- и D - при подключении каждой нагрузки, из (15) получаем

7- .;г,с1.;

0,+ Г,-1,, (17)

.

Из полученной системы уравнений получают значения d i-, iv

Для нахождения -. подключают к

i 1 .,

первому плечу многополюсника образцовый ваттметр и определяют при этом С и Г),, а также измеряют образцовым ваттметром мощность Р и вычисляют уровень падающей волны

lA : M2R,Po(l-lf4)4

где R (5 - нормировочное сопротивление.

Принимая фазу колебания в первом

плече нулевой, на основе (14) имеем

67

TA fT-n+,TJ

где Г4 определяется по формуле (15). Для остальных N-1 каналов используется пятая калибровочная операция

(19)

10

(20)

соединения встык i-ro входа многополюсника с его первым входом. В результате А,В,-, В,А;, ,3,..,N, а из (13) и (14) получаем

: ()(+,/гл

i.,3,...,N,

где Г определяется по формуле (15).

Предлагаемый способ позволяет определять недоступные непосредственному измерению падающую и отраженную волны А; и В;, ,...,N, по

15 формулам (16-20) для случая измерения на большом .уровне сигнала, что при- веЗдит к возникновению высших гармоник в тракте. Избежать влияния их на погрешности измерения позволяет испольQ зование монохроматического опорного сигнала на основной частоте.

Формула изобретения

25 Способ измерения параметров рассеяния многополюсников, основанный на измерении мощностей линейных комбинаций падаюпщх и отраженных волн , Р,,-. о тлич ающий с я

3Q тем, что, с целью увеличения точности при измерении больщесигнальных параметров рассеяния нелинейных многополюсников, дополнительно измеряют .мощности опорных сигналов Р., Р., мощности сумм линейных комбинаций и опорных сигналов Р, , мощности , PjijcyMM линейных комбинаций и опорных сигналов, сдвинутых по фазе на угол 1(. , V- и измененных по амплитуде в q . и q . раз, мощности сдвинутых по фазе на угол V- V; и измененных по амплитуде в ч- и q , раз опорных сигналов Р, Р , причем гфО q,fO, (, ,1,2,3,...; ,2 j3,... ,и, и вычисляют значения комплексных амплитуд падающего и отраженного сигналов в i-M плече по формулам соответственно

35

40

50

55

: (l,Di-d iC .

, Т, o(pi

где С) и 1)4 определяют по формулам

(P,P,.-P.) (,;)

(P,P,,-P.-(E,C. )PnCOS4 ) (РЯ)( sin 4,.)

R,D,.-(,Vp;i)(p.-r S

I,D (p;-P;;-Pj ;-(ReDi)(p;,)° cosv)

(Р ;Г (81ПУ;).

значения , ,-, (f- определяются путем подключения к t-му плечу поочередно трех эталонов с известными коэффициентами отражения f, г 1, и по измеренным при этом значениям с ,- , DV , последующего решения системы уравнений

yij /bi/i ri/i cV,,

; i А г j.Ji г Wip лШ o/Vj + f ijTi+cffjCinrj -С ,j,

cJij-ь P,jr,+ 4jC7ir, СГ

О)

в

где с/..(/у. ;

P;i ; с/ , rJi /-vi-

.ij «i/ f I X - itf i/ i s

после чего поочередно соединяют ;-е плечо многополюсника с его первым плечом и определяют значения v; по формуле

Редактор И.Шулла Заказ 6220/45

Составитель П.Савельев Техред А.Кравчук

Корректор М

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

в

. {D,/Ci)(p, + i,) . - -- --+J-.71-(S

а значения Г, и у oпpeдeляютcfя путем присоединения к первому плечу многополюсника падающей, мощности и по измеренному значению падающей мощности РО по формулам

i) :

((

где Г,

. 1D

, определяются при присоединении к первому плечу многополюсника измерителя проходящей мощности;

|A : hV2R,P,(l-fr,|2).

где- RJJ - .нормированное входное сопротивление измерителя мощности к волновому сопротив- линии,

а значение Г определяется по формуле

р(5) Ci2 - (1|

Корректор М.Демчик

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и обеспечивает увеличение точности при измерении боль- шесигнальных параметров рассеяния нелинейных многополюсников. Способ основан на измерении мощностей независимых линейных комбинаций отраженных и падающих волн в установившемся режиме. При измерении на большом уровне сигнала в тракте возникают высшие гармоники. Избежать влияния их на погрешности измерения позволяет использование монохроматического опорного сигнала на основной частоте. е сл