Измеритель невзаимных фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников Советский патент 1989 года по МПК G01R25/02 

3

Изобретение относится к радиоизмерительной технике

Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений.5

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель невзаимных фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников содержит генератор 1, соединенный с 1 вентилем 2, опорный канал, образованный последовательно соединенным аттенюатором 3 и фазовращателем 4, исследуемый четырехполюсник 5, первый детектор 6, соединенный с первым ин- дикатором 7, а также первый двунаправленный ответвитель 8, используемый как делитель энергии, второй детектор 9, соединенный с вторым индикатором 10, второй двунаправленный ™ ответвитель 11, используемый кик сумматор энергии, и короткозамыкатель 12, При этом у первого двунаправленного ответвителя 8 вход основного плеча (первый вход) соединен с выходом вентиля 2, выход основного плеча (второй выход) с входной клеммой исследуемого четырехполюсника, вход вторичного плеча (второй вход)- с вторым детектором 9, а выход вторичного плеча (первый выход) - с входом опорного канала, у второго двунаправленного ответвителя 11 вход основного плеча (второй вход) соединен с выходной клеммой исследуемого 3 четырехполюсника, выход основного плеча (второй выход) - с введенным ко- роткозамыкателем 12, вход вторичного плеча (первый вход) с выходом опорного канала, а выход вторичного плеча (летшый выход) - с первым детектором 6.

Измеритель работает следующим образом.

Волна от генератора 1 поступает . через вентиль 2 и первый двунаправленный ответвитель 8 в двухканальный измерительный тракт. Сигнал, подаваемый на второй детектор 9, определяется методом графов при выполнении следующих условий.

Коэффициенты отражения в направлен ных ответвителях 8 и П должны быть равны нулю, их коэффициенты ослабления должны составлять величину порядка 10-20 дБ, а геометрические длины равны между собой. Должны отсутствовать переотражения от элементов схемы и детекторов 6 и 9, вентиль 2 и

5

5

5

0

0 5 5 0

,-

0

5

фазовращатель 4 практически не имеют потерь, вносимый фазовый сдвиг аттенюатора 3 пренебрежимо мал, применяемые отрезки регулярного волновода практически не имеют потерь.

В этом случае напряжение на входе детектора 9

(l-d,)V,(1-d2)e;(+

( +d&,0-d,)),- (1)

где ЕГ - комплексная амплитуда волны генератора 1;

d - переходное ослабление первого двунаправленного ответвителя 8;

d - переходное ослабление второго двунаправленного ответвителя I 1;

Гц - коэффициент передачи отрезка волновода в измерительном канале, обычно равный единице;

по коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 5 в прямом направлении с учетом потерь на отражение от его входа;

набег фазы волны в отрезке волновода измерительного канала;

Cfn, - вносимый фазовый сдвиг исследуемого четырехполюсника 5 в прямом направлении;

t-оп коэффициент передачи отрезка волновода в опорном канале, обычно равный единице; Ј - коэффициент передачи аттенюатора 3;

Von набег фазы волны в отрезке волновода опорного канала; tf - вносимый фазовый сдвиг фазовращателя 4;

ОБВ коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 5 в обратнГом направлении с учетом потерь на отражение от его выхода;

Ч овр-- вносимый фазовый сдвиг исследуемого четырехполюсника 5 в обратном направлении; ,

ф| - фазовый сдвиг при ответвлении волны в первом двунаправленном ответвителе 8;

- фазовый сдвиг при ответвлении волны во втором двунаправленном ответвителе 11. Сигнал, подаваемый на первый детектор 6, имеет вид

V -V ГП Л A Jt MVnp-Ht j)

Eg, ErL df ui-npdze+

.„(,). (2)

С помощью аттенюатора 3 и фазовращателя 4 по первому индикатору 7 балансируют двухканальный измерительный тракт до получения минимального сигнала, снимаемого с первого детектора 6. При условии квадратичности характеристики детектора 6 на первый индикатор 7 подается сигнал

и -v ir1 Гм A /ч 9i Kibr H1 d ) 6u t-itpdj+d, con els

Cf- вносимый (второй измеренн фазовый сдвиг фазовращате ля 4 о 5 При этом cos(((4r) -1

«™Vu+V Vo +2rK где К - целое число.

Невзаимньгй фазовый сдвиг исслед Q мого четырехполюсника 5 определяет из формул (4) и (6) как разница фа зовых сдвигов, вносимых фазовращателем 4, в одном и другом измерени

(fHeBrV4WKi 4 ±2rffl ГДе m Ц6Л число.

Невзаимные потери (развязку) ис следуемого четырехполюсника опреде ляют как отношение затуханий, внос .мьгх аттенюатором 3 в одном и друг

-diyi+2d,(I-d).d5,(l-d2)p..cos(20 случаях, при условии использования +V),(3)

двунаправленных ответвителей 8 и 1 с идентичными характеристиками

где К, - коэффициент преобразования

первого детектора 6; Ј, - коэффициент передачи аттенюатора 3 при минимальном сигнале на первом детекторе 6; Ц, - вносимый (первый измеренный фазовый сдвиг фазовращателя 4. При этом cos(() -I

или (j Hfnp-q, n, (4) где n - целое число.

Далее с помощью аттенюатора 3 и фазовращателя 4 по второму индикатор 10 балансирует двухканальный измерительный тракт до получения минимальнго сигнала, снимаемого с второго детектора 9. Если двунаправленные от- ветвители имеют переходное ослабление d,dg порядка 10-20 дБ, то сигнал, подаваемый на второй индикатор 10 при условии квадратичности характеристики второго детектора 9, имеет вид

(1-44) (I-da)(

d;+d4(i-d,,da(i-

1

- ч %Л.

2 °оврсм

-diHi-d p иин (5)

-ч)1

где K - коэффициент преобразования

второго детектора 9; - коэффициент передачи аттенюатора 3 при минимальном сигнале на втором детекторе 9;

81494

Cf- вносимый (второй измеренный) фазовый сдвиг фазовращателя 4 о 5 При этом cos(((4r) -1

«™Vu+V Vo +2rK 6) где К - целое число.

Невзаимньгй фазовый сдвиг исследуе- Q мого четырехполюсника 5 определяется из формул (4) и (6) как разница фазовых сдвигов, вносимых фазовращателем 4, в одном и другом измерениях

(fHeBrV4WKi 4 ±2rffl ГДе m Ц6ЛОе число.

Невзаимные потери (развязку) исследуемого четырехполюсника определяют как отношение затуханий, вноси- .мьгх аттенюатором 3 в одном и другом

случаях, при условии использования

двунаправленных ответвителей 8 и 11 с идентичными характеристиками

Ј2

R t

Для определения невзаимных потерь R четырехполюсника в случае неидентичных двунаправленных ответвителей необходимо предварительно откалибро- вать измеритель, подключив вместо исследуемого четырехполюсника 5 отрезок регулярного волновода с взаимными характеристиками. Калибровка состоит в проведении операций, аналогичных измерению параметров невзаимного четырехполюсника, но в этом случае отношение затуханий М, вносимых аттенюатором 3, соответствует неидентичности передаточных характеристик двунаправленных ответвителей и должно учитываться при последующих измерениях невзаимных четырехполюсников в качестве поправочного множителя

R- -.М.

В отличие от известного измерителя предлагаемый измеритель позволяет одновременно измерять невзаимные фазовый сдвиг и потери исследуемых четырехполюсников без изменения направления запитки четырехполюсника, что существенно снижает трудоемкость измерений. Минимальная погрешность измерений невзаимного фазового сдвига наблюдается при исследовании четырехполюсников с малой величиной

514

невзаимных потерь, в частности не- взаимньгх фазовращателей.

Формула изобретения

Измеритель невэаимных фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников, содержащий последовательно соединенные генератор, вентиль, делитель энергии, аттенюатор, фазовращатель, сум- матор энергии, первый детектор и первый индикатор, а также клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, причем входная клемма соединена с вторым выходом делителя энергии, а выходная клемма - с вторум

96

входом сумматора энергии, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости измерений, в нем в качестве дели теля энергии применен первый двунаправленный ответ- витель, в качестве сумматора энергии - второй двунаправленный ответ- витель, а также введены короткозамы- катель, входом соединенный с вторым выходом второго двунаправленного от- ветвителя, и последовательно соединенные второй индикатор и второй детектор, вход которого соединен с вторым входом первого двунаправленного ответвителя,,

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Для измерения невзаимных фазовых сдвигов СВЧ-четырехполюсников используют компенсационный способ измерения сдвига фаз. Сигнал от генератора 1, прошедший через последовательно соединенные вентиль 2, первый двунаправленный ответвитель 8, аттенюатор 3, фазовращатель 4, второй двунаправленный ответвитель 11 на первый детектор 6 и далее на вход первого индикатора 7, балансируется сигналом, прошедшим через исследуемый четырехполюсник 5 с второго выхода первого двунаправленного ответвителя на второй вход второго двунаправленного ответвителя, второй выход которого соединен с короткозамыкателем 12. Второй выход первого двунаправленного ответвителя соединен также с вторым детектором 9, соединенным далее с вторым индикатором 10. Благодаря использованию двунаправленных ответвителей 8 и 11, короткозамыкателя 12 и вторых детектора 9 и индикатора 10 обеспечивается возможность измерения изменений фазового сдвига не только на выходе четырехполюсника при прохождении прямой волны по минимуму показателей первого индикатора 7, но и на его входе при прохождении обратной волны по минимуму показаний индикатора 10. Невзаимный фазовый сдвиг четырехполюсника 5 определяется как разность показаний фазовращателя 4, полученных при минимуме показаний начала индикатора 7, а затем по минимуму индикатора 10. Устройство позволяет определить невзаимный фазовый сдвиг и невзаимные потери пассивных четырехполюсников без изменения направления запитки четырехполюсника, что существенно снижает трудоемкость измерений. 1 ил.

Редактор В.Бугренкова

Составитель Ю„Макаревич Техред А.Кравчук

Заказ 2359/45

Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

. Корректор Н.Гунько

ь/.

Подписное