Устройство для измерения коэффициента отражения СВЧ-элемента Советский патент 1991 года по МПК G01R27/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения комплексного коэффициента отражения двухполюсников СВЧ.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для измерения коэффициента отражения СВЧ-зле- мента; на фиг,2 - структурная электрическая схема блока управления.

Устройство для измерения коэффициента отражения СВЧ-элемента содержит СВЧ- генератор 1, измерительный СВЧ-тракт 2 с тремя зондами 3, 4, 5 и первым фазовращателем 6, СВЧ-элемент 7, первый и второй детекторы 8, 9, СВЧ-сумматор 10, второй фазовращатель 11, блок 12 управления, суммирующий блок 13, вычитающий блок 14, третий детектор 15, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, вычислитель 17 и цифровой индикатор 18.

Блок 12 управления содержит СВЧ-сумматор 19, детектор 20, первый и второй компараторы 21, 22, первый и второй блоки И 23, 24, генератор 25 импульсов, реверсивный двоичный счетчик 25, функциональный преобразователь 27, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 28 и буферный усилитель 29.

Устройство для измерения коэффициента отражения СВЧ-элемента работает следующим образом.

При распространении СВЧ-знергии по измерительному СВЧ-тракту 2 с зондов 4 и 3 снимаются следующие напряжения:

u, Unei|5rt e-i 2(5r-.

иа- и„е| Рр -ге-}&Р- :| | где Un амплитуда падающей волны;

j3- постоянная распространения;

г - расстояние от СВЧ-элемента 7 до зонда 4;

г, (pQ - модуль и фаза коэффициента отражения СВЧ-элемента 7.

Ё

О

ON CJ СП Ч Х|

3 16635774

Обозначив ip 2fir - p0 и учитывая,Вычисленные значения Г и ра поступачто S cos ip -isln t/, получимют на цифровой индикатор 18.

Ц -U е Р Тнгсоб -;г5т ф Блок 12 Работает следующим образом.

jftrr С зондов 3. 5 снимаются следующие наиг ;ипе1 -Гсо5(|н1г5; ц .5 пряжения:

Вторым фазовращателем 11 напряже-у „у (

ние Ua сдвигается на 90° и на его выходе .

снимается следующее напряжение: io- neC f .

;,,,,г -1Эти напряжения поступают на входы иг ипе i U-rcos vrs j.1Q свч-сумматора 19, на выходе которого пол- Напряжения Ui и Уз поступают на СВЧ-учается следующее напряжение (при рас- сумматор 10, на выходе которого получает-стоянии между зондами 3 и 5, равном Я/2): ся следующее напряжение: u,,-ur,e ure t2P| t 1.1

l)4 Ui + U3 2 Une r-гв- (.1.окоторое детектируется третьим детектором15 , Это напряжение детектируется детекто15, работающим в квадратичном режиме.ром 20, выходное напряжение которого поВыходное напряжение этого детектора име-ступает на входы первого 21 и второго 22

ет видкомпараторов. Если напряжение Un отличU5 4Un2.но от нуля, что соответствует расстройке

Напряжения Ui и U2 могут быть пред-20 расстояния между зондами 3 и 5 от Я/2,

ставлены в следующем виде:например напряжение больше нуля, срабаu,unel(ri| trcos(i -;r5;nvie Sтывает первый компаратор 21 и через пер-и e ((5rt -4{ rcosYiSr s;nV-вый блок 23 от генератора 25 начнут

.(«г f-гпоступать импульсы на суммирующий вход

Une -JI + Г 2rcosV ;щ- пл ,л

ЛЬ реверсивного двоичного счетчика 26. Измеus-unelprli-r«ss4v,rs:nvle -няющийся выходной код реверсивного ((1-гю51)%1-2б;пгц -ичного счетчика 26 преобразуется

„и е (р(г ьг 2геов функциональным преобразователем 27 (на- rsinl)) r«.;ng,пример, табличным способом в виде ПЗУ) и

где «с-агсц urcosv i-reoev 30 поступает «а ЦАП 28. Выходное напряже-.

Эти напряжения поступают соответст-ние ЦАП 28, усиленное буферным усилитевенно на второй 9 и первый 8 детекторы,лем 29, поступая на первый 6 и второй 11

также работающие в квадратичном режиме,фазовращатели, изменяет значение фазовои на их выходах получаются следующие на-го сдвига, вносимого ими до тех пор, пока на

пряжения:35 выходе СВЧ сумматора 19 напряжение не

U6 Un(i+ r2+2rcos v),станет равным нулю, т.е. расстояние между

(иг -ггсо5 Ц)).зондами 3 и 5 не станет равным Я/2, при

этом первый компаратор 21 вернется в исЭти напряжения поступают на суммиру-ходное состояние и запретит прохождение

ющий 13 и вычитающий 14 блоки, на выхо-40 импульсов от генератора 25 через первый

дах которых напряжения имеют видблок 23 на реверсивный двоичный счетчик

U8-Ue-U7 + U rcost|,26U -U +U 2и г h -faiАналогичным образом блок 12 работает, 467 если выходное напряжение СВЧ-сумматора Напряжения Us, Us и Ug преобразуются45 19 станет меньше нуля. В этом случае ера- АЦП 16 в цифровой код и поступают набатывает второй канал, состоящий из второ- вычислитель 17, рассчитывающий значенияго компаратора 22, второго блока 24 и Г и tp0 по следующим соотношениям:вычитающего входа реверсивного двоично- 2 Ug го счетчика 26.

Us50 Использование устройства для измереLbния коэффициента отражения СВЧ-элемен - arccos-щ-р обеспечивает высокую точность

р0 2 fir - ij).измерений в широком диапазоне частот и

При этом значение Я получено косвен-автоматизацию процесса измерений,

ным путем из значения напряжения, посту-°5 Формула изобретения

лающего на первый 6 и второй 11Устройстводля измерения коэффициенфазовращатели из блока 12, которое вво-та отражения СВЧ-элемента, содержащее

дится через АЦП 16 и вычислитель 17.последовательно соединенные СВЧ-генератор и измерительный СВЧ-тракт с расположенными в нем на расстоянии четверти длины волны друг от друга первым и вторым зондами, последовательно соединенные первый детектор, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель и индикатор, а так- же второй и третий детекторы, причем выход измерительного СВЧ-тракта является выходом для подсоединения исследуемого СВЧ-элемента, отличающееся тем, что. с целью расширения частотного диапа- зона, в него введены третий зонд, расположенный в измерительном СВЧ-тракте на расстоянии четверти длины волны от второго зонда, первый фазовращатель, размещенный в измерительном СВЧ-тракте между первым и третьим зондами, второй фазовращатель, включенный между выходом второго зонда и первым входом введенного СВЧ-сумматора. второй вход которого соединен с выходом первого зонда, входом второго детектора и первым входом введенного блока управления, а выход - с входом третьего детектора, а также суммирующий и вычитающий блоки, первые выходы которых соединены с выходом второго детекто- ра. вторые входы - с выходом третьего детектора, а выходы - с вторым и третьим входами аналого-цифрового преобразователя, при этом выход первого зонда соединен с входом третьего детектора, выход третьего зонда с вторым входом блока управления, первый выход блока управления - с управляющими входами первого и второго фазовращателей, а второй выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные СВЧ-сумма- тор, детектор, первый компаратор, первый блок И, реверсивный двоичный счетчик, функциональный преобразователь, цифроа- налоговый преобразователь и буферный усилитель, последовательно соединенные второй компаратор и второй блок И. при этом вторые входы первого и второго блоков И соединены с выходом генератора импульсов, выход второго блока И соединен с вычитающим входом реверсивного двоичного счетчика, вторые входы первого и второго компараторов соединены с точкой нулевого потенциала, выход буферного усилителя является первым выходом, выход цифроана- логового преобразователя - вторым выходом, а входы СВЧ-сумматора - первым и вторым входами блока управления.

1

1

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Для этого устройство содержит СВЧ-генератор 1, измерительный СВЧ-тракт 2 с тремя зондами 3, 4 и 5 и фазовращателем 6, СВЧ-элемент 7, детекторы 8, 9 и 15, СВЧ-сумматор 10, фазовращатель 11, блок 12 управления, суммирующий и вычитающий блоки 13 и 14, АЦП 16, вычислитель 17 и цифровой индикатор 18. Данное выполнение устройства обеспечивает вычисление модуля и фазы коэффициента отражения СВЧ-элемента 7. Устройство по п. 2 ф-лы отличается выполнением блока 12 управления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

3P

21

A

П

Т

22

. r

25

24