Измеритель S-параметров СВЧ-устройств Советский патент 1991 года по МПК G01R27/04 

ный канал второго направленного ответви- теля 3.

Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии исследуемого четырехполюсника 15,. Сигнал двухканального согласованного детектора 11 при калибровке равен

Ёдк1 ЁгЈ 21 S l21 $H12 S 42 + Ёг S 21 SM3lX tfA2,(1)

где Ёг - сигнал генератора 1;

Ј ij - элементы матрицы рассеяния первого направленного ответвителя 2;

- элементы матрицы рассеяния второго направленного ответвителя 3;

I 1, 2, 3, 4; j 1, 2, 3, 4 - целые числа; Г01с1 - коэффициент отражения образцовой нагрузки в режиме калибровки;

Тд2 - коэффициент передачи третьего переменного аттенюатора 16, Изменение положения подвижного короткозамыкателя 6, а также регулировка ослабления первого переменного аттенюатора 5 и третьего переменного аттенюатора 16 дает Едк1 О, которое фиксируется по нулевому значению индикатора 12. Тогда выражение (1) при нулевом сигнале на двухканальном согласованном детекторе 11 имеет вид

$H21 fok, Sff12 S 42 - tA2, (2)

где(jjr

т ±2 -гЛ { УфА+П + -1-ек )

Toki так Tk3k так е чАЛв

где f АК ТАК е1 - комплексный коэффициент передачи первого переменного аттенюатора 5 в режиме калибровки;

ТАК - модуль коэффициента отражения первого переменного аттенюатора 5 в режиме калибровки;

VA- фаза коэффициента отражения первого переменного аттенюатора 5 в режиме калибровки;

Ав - текущая длина волны в волноводе;

U - расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя б в режиме калибровки;

Гкзк Гкзке /1в к - комплексный коэффициент отражения подвижного короткозамыкателя 6;

- модуль коэффициента отражения подвижного короткозамыкателя б в режиме калибровки.

В режиме измерения при подключении СВЧ-устройства 15 сигнал на согласованном двухканальном детекторе 11 будет равен

ЕД1 Ёг SM21 + Er S zr $П31 TA2,(3)

0

5

0

где SX21 - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 15;

№+ + %)коэффициент отражения образцовой нагрузки 4 в режиме измерения;

ТАТ тдте|1гА - комплексный коэффициент передачи первого переменного аттенюатора 5 в режиме измерения;

LT - расстояние от фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме измерения. . При равенстве нулю сигнала на двухканальном согласованном детекторе 11 в режиме измерения имеет место тождество

fT§ l2S1« -Sll31 2ltA2(4)

Из выражений (2) и (4) вытекает соотношение, позволяющее определить SX21 ,

friM-O-Al ftkl S 42

21, откуда

-a e fdr-LK).

4 ..

sx

lokl

ТАК

5

ТАГ2

(5)

где S§1 9 модуль комплексного коэфTAK

фициента передачи исследуемого четырех- 0 полюсника 15;

(U-U)(6)

- фаза комплексного коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 15. 5 Преобразование выражения для модуля коэффициента передачи дает

0.1 Ак

S21

х-Ю

10

0.1АГ

(7)

0 где 10 Igj- ; -ldlg-U

TAkWT

- показания первого переменного аттенюатора 5 в децибеллах в режиме калибровки и

c измерения соответственно.

Таким образом, выражения (6), (7) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 15, причем эти параметры определяются параметрами образцовой нас грузки 4.

В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения ориентированный на падающую волну выход вторичного канала первого на.Q правленного ответвителя 2 нагружается исследуемым двухполюсником 14. Третий переменный аттенюатор 16 полностью введен, т.е. сигнал на двухканальный согласованный детектор 11 со стороны выхода

вторичного канала второго направленного ответвителя 3 отсутствует.

Режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо исследуемого двухполюсника 14 к выходу второго переменного аттенюатора 13, при- соединенному к ориентированному на падающую волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя 2, подключается короткозамыкающая пластина (не показана).

Сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11 при калибровке равен

Ёдк2 Er S 21 Tok2 SN12 + Er S31

IV f A1 fcW,

(8)

где Г0к2 - коэффициент отражения от образцовой нагрузки 4 при калибровке;

TAI - коэффициент передачи второго переменного аттенюатора 13;

Гк - коэффициент отражения коротко- замыкающей пластины во вторичном канале первого направленного ответвителя 2.

Равенство ЕДК2 0 фиксируется по нулевому показанию индикатора 12 путем регулировки первого переменного аттенюатора 5 и второго переменного аттенюатора 13, т.е.

Fok2 SM12 -S a l ТА1 S 43.

(9)

В режиме измерения вместо коротко- замыкающей пластины к выходу второго переменного аттенюатора 13 подключается исследуемый двухполюсник 14, В этом случае сигнал на двухканальном согласованном детекторе 11, определяется как

Ед2 Er S 21 Tor 542 + Ёг Ј 31 Гх 1М

S 43.

где

(Ю)

комплексный коэффициент отражения исследуемого двухполюсника 14;

lor - коэффициент отражения образцовой нагрузки 4, при котором наблюдается Ед2 0, т.е. выполняется равенство

v

For S 2i -S 31 Гх TAI S «

(11)

j Из выражений (9) и (11) вытекает соотношение, позволяющее определить Гх

i п и i

т- oil с I-J/I- -J4 т-i 1 or S 12 S 42 tr.-- i x.

S2lSiirok2Sl|2Sl,2

TF

откуда

Гх ( Гог/ГоУ2 ) Л fe е - L°« ) +

15

20 25

30

35

0

5

0

5

где Гх Г0г/Ток2 модуль коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14;

yv %j (L0r-Lok)+JT(13)

- фаза коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14;

L0r - расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя 6 в режиме измерения;

Ц)к2 - расстояние от выходного фланца первого переменного аттенюатора 5 до подвижного короткозамыкателя б в режиме калибровки.

Окончательно выражение для определения модуля коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14 имеет вид

0.1A0k2

1°П4)

01А0г 1

т

1х -

10

где А0к2; АОГ- показания первого переменного аттенюатора 5 в децибеллах в режимах калибровки и измерения соответственно.

Таким образом, выражения (13) и (14) однозначно определяют модуль и фазу коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 14, причем эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4.

Применение двухканального согласованного детектора 11 в измерителе S-na- раметров СВЧ-устройств позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентичностью амплитудно-частотных характеристик четырех детекторов, применяемых в прототипе, и упростить конструкцию.

Формула изобретения

Измеритель S-параметров СВЧ-устройств, содержащий последовательно сое- диненные генератор СВЧ. первый и второй направленные ответвители, первый переменный аттенюатор и подвижный короткозамыкатель, второй переменный аттенюатор, соединенный с ориентированным на падающую волну выходом вторичного канала первого направленного ответвителя, третий переменный аттенюатор, выход которого предназначен для подключений выхода исследуемого четырехполюсника, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, выход третьего переменного аттенюатора соединен с первым входом введенного двухканального согласованного детектора, второй вход которого подсоединен к ориентированному на отраженную

волну выходу вторичного канала первого направленного ответвителя, а выход - к входу индикатора, к выходу второго переменного аттенюатора подключена согласованная нагрузка, а выход вторичного канала второго направленного ответвителя предназначен для подключения входа исследуемого четырехполюсника.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение конструкции. Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, направленные ответвите- ли 2 и 3, образцовую нагрузку 4, состоящую из переменного аттенюатора 5 и подвижного короткозамыкателя 6, со гласованные нагрузки 7 - 10, двухканаль- .ный согласованный детектор 1, индикатор Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в автоматических измерительных системах и приборах СВЧ-диапаэона. Целью изобретения является упрощение конструкции. На чертеже представлена схема измерителя S-параметров СВЧ-устройств. Измеритель содержит генератор 1 СВЧ, первый и второй направленные ответвители 2, 3, образцовую нагрузку 4, состоящую из первого переменного аттенюатора 5 и подвижного короткозамыкателя 6, согла12, переменные аттенюаторы 13 и 16 и исследуемое СВЧ-устройство: двухполюсник 14 или четырехполюсник 15. В измерителе осуществляется режим измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи четырехполюсника 15. Режиму измерения предшествует режим калибровки при отсутствии четырехполюсника 15. В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента отражения используется двухполюсник 14. Этому режиму измерения предшествует режим калибровки, при котором вместо двухполюсника 14 подключается короткозамыкающая пластина. При определении модуля и фазы коэффициента передачи (отражения) четырехполюсника 15 (двухполюсника 14) эти параметры определяются параметрами образцовой нагрузки 4. Использование двухканального согласованного детектора 11 позволяет исключить погрешность измерения комплексных параметров, обусловленную неидентичностью амплитудно-частотных х-к четырех детекторов, и упростить конструкцию. 1 ил. сованные нагрузки 7 - 10, двухканальный согласованный детектор 11, индикатор 12, второй переменный аттенюатор 13, исследуемое СВЧ-устройство 14 (двухполюсник) или 15 (четырехполюсник) и третий переменный аттенюатор 16. Измеритель S-параметров СВЧ-устройств работает следующим образом. В режиме измерения модуля и фазы комплексного коэффициента передачи выход вторичного канала первого направленного ответвителя 2 нагружается согласованной нагрузкой. Исследуемый четырехполюсник 15 включается во вторичу Ё О ел ю ю о со

977

/,,Л