Способ определения добротности радиоэлементов емкостного типа Советский патент 1991 года по МПК G01R27/04 

Изобратение относится к радиоизмерительной технике и может бьгеь использовано для определения добротности радиоэлементов er-асостного типа (PET) с твердым диэлектриком, например МОП-конденсаторов и с полупроводниковым перекодом в частности варикапов.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона определения добротности радиоэлементов емкостного типа, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения доброткос;ги радкоэлекзнтов емкостного типа, например вар:- капов, включаю- щему измерение емкости варикапа при подаче на него постоянного напряже- икя подключение зарР1капа к выходу коаксиального резонатора, который возбуждают перестраиваемыми -по частота колебаниями, подачу на варикап ранее выбранного напряжения, измерение резонансной частоты и первой ширины полосы пропускания резонатора с радиоэлементом вместо радиоэлемента к выходу резонатора подключают перестраиваемый по емкости воздушный

rj

конденсатор, изменением емкости которого резонатор настраивают в резонанс с ранее измеренной частотой и измеряют вторую ширину полосы пропускания резонатора с конденсатором причем при измерении первой ширины полосы пропускания радиоэлемент подключен к обеим обкладкам конденсатора, емкость которого выключена из резонатора, а при измерении второй ширины полосы пропускания емкость конденсатора включена в резонатор и равна емкости радиоэлемента, добротность радиоэлемента определяют как отношение резонансной частоты к разности первой и второй ширины полос пропускания резонатора с радиоэлементом и конденсатором соответственно.

После измерения емкости радиоэлемента, подключения его к выходу коаксиального резонатора, измерения резонансной частоты и первой ширины полосы пропускания резонатора с радиоэлементом вместо радиоэлемента к выходу резонатора подключают емкость перестраиваемого воздушного конденсатора, равную емкости радиоэлемента, и измеряют вторую ширину полосы пропускания резонатора с конденсатором, добротность радиоэлемента определяют как отношение резонансной частоты к разности первой и второй ширины полос пропускания резонатора с радиоэлементом и конденсатором соответственно. При измерении первой ширины полосы пропускания резонатора с радиоэлементом радиоэлемент подключают к обеим обкладкам конденсатора, емкость которого выключена из резонатора.

Учет всех потерь резонатора путем включения для этих целей воздушного конденсатора при условии, что радиоэлемент и конденсатор включаются в резонатор единообразно, обеспечивает повышение точности и расширение диапазона определения добротности радиоэлементов емкостного типа.

Добротность радиоэлемента определяют как отношение резонансной частоты к разности первой и второй ширины полос пропускания резонатора с радиоэлементом и конденсатором соответственно (f - резонансная частота, flf первая ширина полосы пропускания резонатора с радиоэлементом,1 Uf2 вторая ширина полосы пропускания резонатора с конденсатором).

На фиг.1 показаны эквивалентные схемы резонатора с радиоэлементом (а) с перестраиваемым воздушным конденсатором (б) и упрощенная с радиоэлементом (в){ на фиг.2 - схема устройства для реализации предлагаемого способа.

На фиг.1 приняты обозначения: I - индуктивность резонатора} г - сопротивление потерь резонатора, с, г - ескость и сопротивление потерь радио- c элемента емкостного типа, с, - емкость перестраиваемого воздушного конденсатора (с, с); гу - суммарное сопротивление потерь резонатора и радиоэлемента.

Добротность контура через эквива0

лентные параметры контура определяется по формуле

(О

где С0 2 Iff - круговая частота, с - емкость контура; г - сопротивление потерь контура.

30 Сопротивление потерь равно

Г

(2)

Для схемы сопротивление г (фиг.16) равно

г т1

Ч с Q2 сопротивление г( (фиг.1в) равно

(3)

Г Ц,с Q(4)

Из выражения г гг + г сопротивление потерь радиоэлемента равно

г - i - г2. (5)

Подставляя в выражение (5) значения (2) - (4), получают

1 1 1

ад™

«™ (6)

Добротность контура по измеренным значениям резонансной частоты и ширине полосы резонанса равна

1а if

(7)

51651236

де ДJ - ширина полосы пропускания

контура.

Подставляя (7) в выражение (6), олучают

1 и Mt, ... йЈ 1 .

fo

Q fo f0

8)

эл ны к р и п В ис ме ре ча на сы к не н

лп и

О . 4 uf,-ufz

(9)

j t-.ким образом, выражение (9) обос HO-ibiTdST определение добротности ра

Р . г5ЛГ :4ет:та.

Ус, рот ство для измерения досрот- bs- . - содержит варикап ; „ i.o -«. --. tX. j; r-тор 2 с ц;,ч rra.Ti.u- о стчкч Г :ты 4 и с:;я v7 С ИГС4 p -i yrfi-p/CiibJX ЛО ЧЗС. . j.nr.J.- л- . и: ;,икьтооом пгпря- :л2; ч1 .Г отлот-треачо,, стсчльк б юстсл и- Oi ; напряжения, t- ao -.iToo 7, i/j-j с ппльел; , ел ц. г дкок . тор т зой сторс е которого подктгк: К Хг ,с г-лксь ,чы.-1 злект- VCAX-. .-г-т, а). иич-«,-ч р 3 (wi,1&) с и: учл ъньм С1гр;.;:.гм 2 сбра ,/,. -.ул. ;.oai с :а .ы-;(/Г; ;хин,г : пеоес ,,jf.;jdf: r ; n° гмко-ги И-, 7 ст;та- т JJIH f азц- тения цг Hi nocirирного гока.

Изсэстнь м слособс ; например с гюлюцью ч м ритечя емхэсти, источника лос огглюго напряжения и ьольт- аетра, га , лотсоьй подключен . лэ герите гас емкостиу подают галое постоянное обратное напряжгкче. измеряемое вольтметоох, при котором емкость варикапа равна ранее выбран- HOiiy знэчэнчю. Затем исследуемый варикап 1 подключают к эьисоду коаксиального резонатора, для этого к торцовой стороне цилиндра 8 подключают aisc-д варикапа 1 f цилиндр вместе с варикапом через отверстие с контактами 9 в резонаторе 2 вводится до соединения с целтральным стержнем 3 резонатора, при этом варикап оказывается подключенным к резонатооу и соединенным с обеими обкладками БОС,душного конденсатора, емкость которого выключена из резонатора,- На варикапе устанавливают ранее измеренное напряжение Е с помощью источника 5 постоянного напряжения, который подключен к внутреннему 3 и на- ружпсчу 2 проводникам резонатора.

-

-

iO

20

В коаксиальный резонатор 2 через элемент 4 связи подают высокочастотные колебания, изменением частоты которых настраиваются в резонанс с резонатором. Резонанс определяют по индикатору напряжения (не показан), подключенному к элементу 5 связи. В качестве индикатора может быть использован высокочастотный вольтметр. Измеряют резонансную частоту резонатора с варикапом. Изменением частоты колебаний относительно резонанса определяют первую ширину полосы пропускания резонатора с варикапом по резонансной кривой на уровне 0,707 от резонансного напряжения нч элементе 5 связи.

Вместо измеряемого варикапа 1 к выходу коаксиального резонатора подключают емкость перестраиваемого воздушного конденсатора, для этого цилиндр 8 устанавливают соосно с центральным стержнем 3 резонатора

25 (фиг«1б)при этом цилиндр 7 и часть стержня 3 образуют коаксиальный конденсатор с воздушным зазором, перестраиваемый по емкости. Изменяя ем- кссть воздушного конденсатора путем

-j-i перемещения цилиндра 8 вдоль стержJ о

кя j, коаксиальный резонатор настраивает в резонанс с колебаниями с ранее установленной частотой, при этом емкость воздушного конденсатора равна емкости варикапа. Изменением частоты 35 колебаний относительно резонанса определяют вторую ширину полосы пропускания резонатора с воздушшлм конденсатором по резонансной кривой на уровне 0,707 от резонансного напряжения на элементе 5 связи.

Добротность варикапа определяют как отношение резонансной частоты к разности первой и второй ширины полос пропускания резонатора с радиоэлементом и конденсатором соответственно. При измерении добротности PET с твердым диэлектриком, например МОП-конденсаторов, у которых емкость постоянная и не зависит от напряже40

45

50

55

ния, отпадает необходимость в источнике 6 постоянного напряжения и изоляторе 7. Для измерения добротности МОП-конденсатора вначале его подключают к резонатору аналогично варикапу |и определяют Ј и ширину полосы пропускания Aff, затем к выходу резонатора подключают воздушный конденсатор, изменением его емкости настраиваются на резонансную частоту гв, измеряют ширину полосы пропускания | &f- резонатора с воздушным конденсатором и вычисляют добротность PET по результатам измерений.

Таким образом, в предлагаемом способе за счет учета собственных параметров резонатора путем введения в резонатор воздушного конденсатора может быть достигнуто повышение точности и расширение диапазона измерений добротности.

Формула изобретения

Способ определения добротности радиоэлементов емкостного типа, основанный на томэ что измеряют емкость радиоэлемента при подаче на него постоянного напряжения, подключая радиоэлемент к выходу коаксиального резонатора, возбуждают его перестраиваемыми по частоте колебаниями, подают на радиоэлемент ранее выбранное напряжение, измеряют резонансную частоту и ширину полосы пропускания с ра

5

0

5

диоэлементом, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, вместо радиоэлемента к выходу резонатора подключают перестраиваемый по емкости воздушный конденсатор, изменяют его емкость и настраивают резонатор в резонанс с ранее измеренной частотой, измеряют второе значение ширины полосы пропускания резонатора с конденсатором, причем при измерении первого значения ширины полосы пропускания радиоэлемент подключают к обеим обкладкам конденсатора, емкость которого выключают из резонатора, а при измерении второго значения ширины полосы пропускания емкость конденсатора включают в резонатор, причем она равна емкости радиоэлемента, а добротность радиоэлемента определяют как отношение резонансной частоты к разности первого и второго значений ширины полос пропускания резонатора с радиоэлементом и конденсатором соответственно.

а

8 Л

г з

Фиг. Z