Измеритель независимых фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

а to

о

ГС

о

Изобретение может быть использовано при изготовлении и настройке различных радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - расширение области испольтов ния - достигается зл сиет чоэможност1 измерения фазового сдвига пассивш х четырехполюсников с большими невтаим- ными потерями. Для в устройст«о введены третий направленный от- ветьитель 13, второй вентиль 14,последовательно соединенные четвертый напр.1 ответвитель 15 и управ- j ч хо й фазовращатель 16, к управляю- ае 1; входу которого подключен гене- pirop 20 низкой частоты, последовательно соединенные третий вен иль 17, второй фазовращатель 18 и второй аттенюатор 19. Тестовый сигнал на измеритель подается от генератора 1 через первый вентиль. Измерение фазовых производится путем балансировки измерителя без исследуемого четырехполюсника 4 и с его включением с помощью первого детектора 3 и первого индикатора 9, второго детектора 11 и второго индикатора 12, при этом отсчет фазовых сдвигов производится по шкапам первого 5 и второго 18 фазовращателей и первого 6 и второго 19 аттенюаторов. 1 ил. о Ј (Л

сГ

У

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано при изготовлении и настройке различных радиоэлектронных г устройств.

Целью изобретения является расширение области использования за счет возможности измерения невзаимного фазового сдвига пассивных четырех- JQ полюсников с большими невзаимными потерями путем введения второго опорного канала и управляемого фазовращателя .

На чертеже приведена структурная 15 электрическая схема измерителя.

Измеритель невзаимных фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников содержит последовательно соединенные генератор 1 и первый вентиль 2,после- 20 довательно соединенные первый двунаправленный ответвитель 3, второй выход которого соединен с входной клеммой для подключения -исследуемого четырехполюсника 4, первый фазовращатель 5 25 и первый аттенюатор 6, последовательно соединенные второй двунаправленный ответвитель 7, второй вход которого соединен с выходной клеммой для подключения исследуемого четырехполюс- Q ника 4, первый детектор 8 и первый индикатор 9, а также короткозамыка- тель 10 и последовательно соединенные второй детектор 11 с вторым индикатором 12, третий двунаправленным ,, ответвитель 13, присоединенный между выходом первого вентиля 2 и вторым входом первого двунаправленного от- ветвителя 3, второй вентиль 14,присоединенный между выходом первого 0 аттенюатора 6 и первым входом второго двунаправленного ответвителя 7, последовательно соединенные четвертый двунаправленный ответвитель 15 и электрически управляемый фазоврата- 45 тель 16, присоединенные между вторым выходом второго двунаправленного ответвителя 7 и входом короткозамыка- теля 10, последовательно соединенные третий вентиль 17, второй фазовра щатель 18 и второй аттенюатор 19, присоединенные между вторым входом четвертого двунаправленного ответвителя 15 и вторым выходом третьего двунаправленного ответвителя 13,генератор 20 низкой частоты, выход которого соединен с управляющим входом электрически управляемого Фазовращателя 1,6, согласованную нагрузку 21,

55

Q

5

0 5 Q , 0 5

5

присоединенную к второму выходу четвертого двунаправленного ответвителя 15, и согласованную нагрузку 22,присоединенную к первому входу первого двунаправленного ответвителя 3, при этом вход второго детектора 11 соединен с вторым входом третьего двунаправленного ответвителя 13.

В качестве индикаторов 9 и 12 могут быть использованы осциллографи- ческие индикаторы или вольтметры пиковых значений.

Измеритель работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 через первый вентиль 2 и третий двунаправленный ответвитель 13 попадает в первый двунаправленный ответвитель 3 и из него через исследуемый четырехполюс,- ник 4 и первый опорный канал,образованный первым фазовращателем 5, первым аттенюатором 6 и вторым вентилем 14, проходит во второй двунаправленный ответвитель 7, откуда часть сигнала попадает на первый детектор 8, а оставшаяся часть отражается от короткозамыкателя 10. Разделившись в четвертом двунаправленном ответви- теле 15, отраженный короткозамыкате- лем 10 сигнал через четырехполюсник 4 и второй опорный канал, образованный третьим вентилем 17,вторым фазовращателем 18 и вторым аттенюатором 19, попадает в третий двунаправленный ответвитель 13, откуда часть сигнала попадает на второй детектор 11.

Перед началом измерений проводится балансировка измерителя. Для этого вместо исследуемого четырехполюсни - ка 4 в тракт включается отрезок линии передачи равной геометрической длины. С помощью первого фазовращателя 5 и первого аттенюатора 6 добиваются минимального сигнала по первому индикатору 9, ас помощью второго фазовращателя 18 и второго аттенюатора 19 - минимального сигнала по второму индикатору 12. После этого включают в тракт исследуемый четырехполюсник 4 и снова добиваются минимальных показаний первого и второго индикаторов. Изменение коэффициентов передачи первого фазовращателя 5 и первого аттенюатора G относительно их значений при балансировке соответствует модулю и фазе коэффициента передачи (без учета электрической длины отрезка линии передачи) исследуемого

тырехполюсника 4 в прямом направлени Изменение коэффициентов передачи второго фазовращателя 18 и второго аттенюатора 19 относительно их значений при балансировке соответствует комплексному коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника 4 в обратном направлении.

Сигнал, подаваемый на первый детектор 3, можно найти методом ориентированных графов. Пренебрегая потерями вентилей и слагаемыми второго, третьего и более высоких порядков малости (ненаправленность ответвите- пей, отражения от входа и выхода от- ветвителей, переотражения детекторов и др.) счгнал на первом детекторе 8 запишется в виде л

9 - г,

S,d

2

,) +

i4(l

s,

пр d2,

Ег

S,e

комплексная амплитуда сигнала генератора 1;

i W,

и d

d. e - коэффиа,

2 ГЧ

к,

tfli

-Ф

циент передачи и переходное ослабление первого двунаправленного ответвителя 3;

коэффициент передачи и переходное ослабление второго двунаправленного ответвителя 1

dj - коэффициент передачи и переходное ослабление третьего двунаправленного ответвителя 13;

(л , , iVcJ4 ,. . и 04 . коэффициент передачи и переходное

ослабление четвертого двунаправленного ответвителя 15;.

- коэффициент передачи последовательно соединенных первого фазовращателя 5 и первого аттенюатоPU 6;

е ЧГ2 коэффициент отражения выхода четырехполюсника 4;

е ° - коэффициент отражения короткоэамыкателя 10 с учетом вносимого фазового сдвига электрически упоав- фазовращателя 16; Пр е Р - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 4 в прямом направлении (от генератора 1).

dt

S,

S4e

л

СЯ|

Сигнал, подаваемый на второй дгтекор Е

имеет вид

П

+ S,

ErS,S4

ГчЛа,С

л

- Пп

S2)

- (S,S2Sddj

d2 +

ОБр

+ с141,28л) + Е

5fs,s3r;,d3,

(2)

5

0

где Гу Г

J4V,

X, X,

f 1Ч

А

V

л

Ґ06Р

коэффициент отражения входа четь- рехполюсника 4; коэффициент передачи последовательно соединенных второго фазовращателя 18 и второго аттенюатора 19; коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 4 в обратном направлении (от корот- козамыкателя 10). Во время балансировки вместо исследуемого четырехполюсника 4 в тракт включается отрезок линии передачи. Предполагая отсутствие в нем потерь, в выражения (1) и (2) подставляют

А . ,. 271 р- LOBp I expU --Ј- Г „ О,

l exp(i fl™) и Г,,

Ч

где 2ul/ft.- электрическая длина отрезка линии передачи. Очевидно, минимальный сигнал на первом индикаторе 9 имеет место при условии

ч

sLEi S2d,

(3)

2

Tr Ч Vd,-Vf

Условия балансировки по второму индикатору 12:

S4d)

s JdT

cf,z- + ds --|J--u

aa

(4)

- -Vd4

Затем в тракт включается исследуемый четырехполюсник 4 и сигнал на первом детекторе 3 представляет собой в общем случае сумму двух сигналов, один из которых промодулиро- ван по фазе генератором 20 низкой

частоты. Амплитуда сигнала, снимав- мого с первого детектора 3, будет меняться с частотой, кратной частоте генератора 20, до тех пор, пока присутствуют оба сигнала. С помощью первого фазовращателя 5 и первого аттенюатора 6 добиваются минимальной амплитуды огибающей амплитудно- модулированного сигнала на экране ьсциллографического индикатора 9.При этом устраняется влияние переотражений от выхода исследуемого четырехполюсника 4 на погрешность измерения коэффициента передачи.

Тогда модуль и фаза коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 4 в поямом направлении из (1) с учетом ба .шсировки (3) определяются по изменению коэффициента передачи первого фазовращателя 5 и первого аттенюат ра 6 относительно балансировки по первому индикатору 9:

л

Чр

1|

где Ј - изменение коэффициента передачи (ослабления)

аттенюатора 6,

2frl

6

где - изменение фазового сдвига,

вносимого фазовращателем 5. Сигнал на втором детекторе 11 при включенном в ракт четырехполюснике 4 представляет собой амплитудно-моду- лированный сигнал. С помощью ьгорого фазовращателя 18 и второго аттенюатора 19 добиваются минимальной амплитуды огибающей амплитудно-модулиро- ванного сигнала на втором индикаторе 12, что соответствует наличию на втором детекторе 1i только сигнала,отраженного от входа четырехполюсника 4. Разница показаний второго фазовращателя 18 и второго аттенюатора 19 в этом случае и в случае балансировки по второму индикатору 12 соответствует модулю и фазе коэффициента передачи четырехполюсника 4 в обратном нал- равлении:

л «-На

- изменение коэффициента пе-55 2 радачи (ослабления) второго аттенюатора 19 в этом случае,

5

0

5 0

5

5

СЦ - СРФ2+ ii™где ( ф - изменение фазового сдвига второго фазовращателя 18 в этом случае .

Как видно из формулы (1), при нс- г льзовании направленных ответвите- лей с переходным ослаблением 20 25 дБ ложный минимум на втором детекторе 11 может возникнуть лишь в случае, когда потери исследуемого четырехполюсника в прямом направлении составляют более АО дБ. В этом случае балансировку второго опорного канала следует проводить после балансировки первого опорного канала, когда весь сигнал, прошедший через четырехполюсник 4 и первый опорный канал, будет отражаться от корът- козамыкателя 10. При измерении параметров четырехполюсников, прямые потери которых не превышают 30 дБ, балансировку второго опорного канала можно проводить одновоеменно с балансировкой первого опорного канала независимо от его коэффициента передачи.

Формула изобретения

Измеритель невзаимных фазовых сдвигов пассивных четырехполюсников, содержащий последовательно соединенные генератор и первый вентиль,последовательно соединенные первый двунаправленный ответвитель, второй выход которого соединен с входной клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника, первый фазовращатель и первый аттенюатор, последовательно соединенные второй двунаправленный ответвктель, второй выход которого соединен с выходной клеммой для подключения исследуемого четырехполюсника, первый детектор и первый индикатор, а также короткоэамыка- тель и последовательно соединенные второй детектор с вторым индикатором, отличающийся чем, что, с целью расширения области использования, в него введены третий двунаправленный ответвитель, второй вентиль, последовательно соединенные четвертый двунаправленный ответвитель и управляемый фазовращатель, последовательно соединенные третий вентиль, второй фазовращатель и вто9 1626200I0

рой аттенюатор, генератор низкойвыход первого аттенюатора подключен частоты, а также две согласованныек третьему выводу второго направ- нагрузки, подключенные соответствен-ленного ответвителя, четвертый нывсд но к выходам первого и третьего нап-, которого подключен к третьему выводу равленных ответвителей, при этом вы-третьего направленного ответвителя, ход первого вентиля подключен к пер-четвертый вывод которого подключен вому выводу третьего направленногок входу третьего вентиля, а выход ответвителя, второй вывод которогогенератора низкой частоты подключен подключен к входу второго детектора,ю к управляющему входу управляемого третий - к четвертому выводу перво-фазовращателя, к выходу которого под- го направленного ответвителя,четвер-ключей короткозамыкатель. тый - к выходу второго аттенюатора,