Измеритель комплексного коэффициента отражения Советский патент 1989 года по МПК G01R27/06 

ел

00 оо

о

Ичоброчршн отипс ится к радшнгзм рителыии технике и может бып иг- пол1.ч)н;1И(1 н авт(1мптичгских итмерн- тельных системах и приборах для нл стройки радиотехмических объектов.

Цель изобретения - noBbmieiuie точности измерения фазы комплексного коэффициента отражения п широкой полосе частот.

На чертеже представлена структурная электрическая схема измерителя комнлекснот о коэффициента отражения.

Измеритель комплексного коэффициента отражения содержит СВЧ-геиера- тор 1, четырехэлементньп датчик 2, выход которого является Е1ходом для подсоединения измеряемого двухполюсника 3, элементы А-7 связи четырех- элементного датчика 2, СВЧ-коммута тор 8, квадратичный детектор 9, по- лосовый фильтр 10, линейны11 амплитудный детектор I 1 , ггерный управляемьоЧ делитель 12 напряжения, индикатор 13 модуля, фазометр 14, блок 15 упрагле ния, Формирователь 16 функпги тянген са, второй управляемьпЧ делитель 17 напряжения, арктангеисный преоб- |разователь 18 и индикатор 19 фазы. I Измеритель комплексного коэффици- ента отражения работает следующим об разом.

Сигнал постоянной амплитуды от СВЧ-генератора 1 поступает через че- п-ырехэломентный датчик 2 к измеряемому двухполюснику 3 с комплексным коэффициентом отражения

Г |Г1е ,

где I Г I - модуль коэффициента отражения ;

J( - фаза коэффициента отражения .

Отраженная волна (1,) интерферирует с падающей. Анализ распределения поля осуществляется с помощью элементов 4-7, размещенных в различных сечениях таким образом, чтобы фазовые набеги между ними были равны

- на средне ху1ине волны..

СВЧ-KOMNfyTaTop 8 по сигналу с первого выхода блока 15 периодически коммутирует с частотой S1 каждый из выходных сигналов элементов А-7 в общий канал. При этом на выходе СВЧ- кoм гyтaтopa 8 получается сигнал в ви де периодической последовательности радиоимпульсг.в.

Выходной сигнал CB4-K(iMMvi ,i юра 8 дет ктируется квадратичным дс гек1Г1- jioM 9. Выходной сигнал детект( ра 9 явлжггся периодической функи,ией, которая на интервале, равном периоду коммутапии Т 2 /П, имеет вид:

Ки Д(.|Г| .П1Чсо5(. - с,) , Ос( - , 4J; iMri 2|Mcc,(3|.-,r), ., ,,(,.,,,..|c«(...n,l...lL; Ц1.( 1 .21Пс,5(1р.1,.,)1 , Jf .t.T ,

ku

где К - коэффициент пропорциональности;с, - частотные коэффициенты.

Коэффициент с зависит от распределения элементов А-7 вдоль тракта и определяется Формулой

.0 11 ,

i

|где ср средняя длина волны диапазона;; - дискретное значение текущей

длины волны в канале. Коэффициент V зависит от разворота элементов 4-7 и определяется формулой

т х: .

ср

Ср

где /icp фазовый сдвиг за счет разворота на средней длине волны. В диапазоне частот волновода (42%) коэффициент сГ изменяется в пределах 0,63-1,37, коэффициент для угла поворота детектора /Jcf- /8 изменяется в пределах 1,47-0,73. Таким образом, эти коэффициенты имеют значительную частотную зависимость, что приводит к погрешности измерения модуля и фазы при работе в полосе частот. Физически это объясняется тем, что расстояние между элементами А-7 фиксировано, поэтому фазовые сдвиги

между ними равны т только на средней

длине волны (, 1), а на других частотах они становятся отличными оч

- , что приводит к возникновению по- ГJ)eшнpcти в измерениях.

Полосовый фильтр 10 вьщеляет пер- ную гармонику из выходного сигнала Uf квадратичного детектора 9

.- г КК ,1 H IH in

f 1 -,- У l-(

TOSJ. t + 3rrt.R{t H l| Ctg -) ,

о rr ., , . -COS /li COS V 7

8

где К, - (1оициснт передачи полосопог(1 фильтра 10 на частоте; ,( - суммарный чг1гт(1тный коэффициент.

Напряжение с выхода полосового фильтра К) поступает ня вход линейного амплитудного детектора 11, выходное напряжение V которого имеет вид:

Uy I KK,K,U lrlsin - i| Iгде к, - ко: ффииие 1Т передачи (

ра U.

Абсолютная пог-решность измерения фачы комплексног о коэф(})ициента отра жения определяется по формуле

4 -arctg(tK fctpv, g),

0 где сГ„ - истинное значение фазы.

Для 42%-ного диапазона частот во новода при измерении коэффициента 5Г от 2 до 2,1, абсолютная погрешность измерения составляет ,25

15 (при ) HJtf;;,: -2,25 (при

cos 2t/cos -- 1Г I 35 ) .Для исключения частотной составляющей погрешности измерения

где к, - ко: ффииие 1Т передачи (} ачомсч ра U.

Абсолютная пог-решность измерения фачы комплексног о коэф(})ициента отражения определяется по формуле

4 -arctg(tK fctpv, g),

0 где сГ„ - истинное значение фазы.

Для 42%-ного диапазона частот волновода при измерении коэффициента 5Г , от 2 до 2,1, абсолютная погрешность измерения составляет ,25

15 (при ) HJtf;;,: -2,25 (при

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения фазы комплексного коэф.отражения в широкой полосе частот. Измеритель содержит СВЧ-генератор 1, четырехэлементный датчик 2 с элементами 4-7 связи, измеряемый двухполюсник 3, СВЧ-коммутатор 8, квадратичный детектор 9, полосовой фильтр 10, линейный амплитудный детектор 11, управляемые делители 12 и 17 напряжения, индикатор 13 модуля, фазометр 14, блок 15 управления, формирователь 16 функции тангенса, арктангенсный преобразователь 18 и индикатор 19 фазы. Цель достигается за счет обеспечения частотно-зависимой коррекции фазовых сдвигов между элементами связи, которая осуществляется с помощью делителя 17, формирователя 16 и преобразователя 18. 1 ил.

где К, - ко-эффициент передачи амплитудного детектора. Для исключения частотной составля- сигнал U, подается на вход формировафазы, обусловленной множителем

о

ющей погрешности измерения модуля кг)эффициента отражения, обуслоплен «

НОИ ьшожителем sin --, сигнал Uq подается на сигнальный вход первого

теля 16. Сигнал на выходе формирователя 16 имеет вид:

25

и,, Kjtgif ctgVf g).

упр&вляемого делителя 12, на управля- - где К - коэффициент передачи форми- ющий вход которого подается сигналрователя 16.

с синхронизирующего выхода СВЧ-гене- Это напряжение подается на сиг- ратора 1. При этом в зависимости от нальный вход второго управляемого де- частоты меняется коэффициент переда- 30 лителя 17, на управляющий вход которого подается сигнал с синхронизирующего выхода СВЧ-генератора 1. В зависимости от частоты СВЧ-генератора I меняется коэффициент передачи второ- 35 го управляемого делителя 17 напряжения по закону:

чи первого управляемого делителя 12 по закону

к;

sin

2V,

где К - коэффициент передачи первого управляемого делителя

1 2 при ,1; срТогда сигнал на выходе первого управляемого делителя 12 имеет вид:

8

и,- - KK jK KjU Jrl Jl-cos 2(fcos

JЭто напряжение подается на индика-.45 ляемого делителя 17 имеет вцц:

тор 13, шкапа которого калибруется непосредственно в значениях |Г1. Погрешность измерения модуля зависит только от частотного коэффициента .

; Одновременно напряжение U с выхода полосового фильтра 10 подается на вход фазометра 14, на опорный вход которого поступает опорное напряжение с второго выхода блока 15. Напряже- |ние на выходе фазометра 14 имеет вид

, и,о K3arctg( g).

сигнал U, подается на вход формировафазы, обусловленной множителем

о

теля 16. Сигнал на выходе формирователя 16 имеет вид:

25

и,, Kjtgif ctgVf g).

К

ctgiTS

40

где Кр - -коэффициент передачи второго управляемого делителя 17 при Л| .р.

Тогда сигнал на выходе второго управ55

и„ K ;tgv.

Напряжение U ,2 с выхода второго управляемого делителя 17 подается на 50 вход арктангенсного преобразователя 18, выходное напряжение которого пропорционально фазе коэффициента отражения

,1,

где К - коэффициент передачи арктангенсного преобразователя 18.

Напряя-ение И, поджлгя лл индчкаТ(.)р 19, ШКЛЛЛ которого rpnnVHIiyfl С Я

нспосредп рснип н тилч(ЧП1их Ч, чт D П(1:1р(мтяет применять .riHiifi iiryio градуи- рпнку uiKa.nbi, Тто дает истмпжность сличить тррбогьтния по точности ее И зготсл(.пе11ия по грлв11пг{цн) с нелииои- ной шкалой, градуировкл которой ипдс ся с учетом час-тотпой составляющей ft

CtpKg .

Благодаря частотно-ч а висимой кор- рек1Ц1и фатов1,гх сдпит он между элементами 4, 5, 6, 7, которая осуществляется с помощьк) второго управляемого делителя 17, формиропателя 16 и арк- тангеисиого лреобрачонателя 18, попм шается точностт, ичмере1гия фаты фидиента отражения и широкой полосе частот.

Формул а

и т о

Р е т е л и я

Измерител комнлсксного козффици- ента отражения, содержапиш последовательно соединенные СВЧ-генератор и четырехэлементный датчик, нодсоеди- ненный к сигнш1ьным входам СВЧ-комму- татора, посредством элементов спячи, последоватетпзно соединенные кпадра0

0

0

тичлы11 дегектор, noiKicoBojj Фильтр, пинойньП ампли гу;тЛ1,1й дотект р. первый управляемый /1слитель напряжения и индикатор моду гя, Г-лок управления, первый В1.1ХОД KOToi oi o с.оедииен с уп- )апляк11цим вводом (ВЧ-иоммутатора, а г торой выход - с опорным входом фазометра и индикатор Ф.ччь, при этом г:пнхроничирую1ций в).г.од СВЧ-генерато- ра соединен с )лякяцим входом первого управляемого пелителя напряже- пия, выход СВЧ-ком гутаторл подключен к УХОДУ квадратичного детектора, выход полосового фильтра подсоединен к ичмерительному входу батометра, а выход четы1)ех-э:1еме1П)1о1 г. датчика является выходом для 1тодключр Н(я измеряемого двухп(1Л1ос 1ика, о т п и ч а ii- щ и и с я тем, что, с лелт.ю ппрьамс - пия точности измерения флчы комплексного коэффициент.; отражения j широкой полосе частот, выход Фачсмспра через введенные носчсдов.чтепьно соеди- iieHHf ie формирогы гель функции latireir- са, второй управляемый делитель напряжения, управляющий вход которого подключен к cинxpoнизиpyющe fy выходу СВЧ-генератора, и арктангенсный преобразователь соединен с входом индикатора фазы.

У