Панорамный измеритель КСВ и ослаблений Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения частотных КСВ.

Цель изобретения - повышение точности измерения больших ослаблений и малых КСВ.

На чертеже приведена структурная электрическая схема панорамного измерителя КСВ и ослаблений.

Панорамный измеритель КСВ и ослаблений содержит генератор 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2 и 3 соответственно падающей и отраженной волн, первый 4, второй 5 и третий 6 детекторы, измеритель 7 отношений, панорамный индикатор 8, усилитель 9, переключатель 10,

первый 11, второй 12 и третий 13 дополнительные переключатели, блок 14 извлечения квадратного корня, блок 15 вычитания, источник 16 опорного напряжения и исследуемый четырехполюсник 17.

Измеритель работает следующим образом.

Первый этап калибровки. Выход основного канала направленного от- ветвителя 3 соединяется с третьим детектором 6. Переключатели 10-13 устанавливаются в первое положение. Выходной сигнал третьего детектора 6 Ue поступает через переключатель 10 на второй вход измерителя 7 и на вход усилителя 9. Выходной сигнал первого детектора 4 1Л} поступает на первый вход

С XI

кэ

CJ 00

ел

ю

измерителя 7, при этом на его выходе имеется напряжение

U7 K6K7U6/U4,

где Кб - коэффициент, имеющий размерность напряжения;

К - коэффициент усиления канала делимого измерителя 7.

Напряжение U через переключатели 11 и 13 поступает на вход панорамного индикатора 8. Регулируя К, добиваются еди- ничногоо уровня напряжения U , при этом

Ke U4/U6.(1)

Второй этап калибровки. Переключатели 10-13 устанавливаются во второе положение. При этом сигнал Ue с выхода третьего детектора через переключатель 10 поступает на второй вход измерителя 7, а сигнал 1М - на его первый вход. Выходной сигнал измерителя 7 через переключатели 11 и 12 поступает на первый вход блока 15, на второй вход которого поступает выходное напряжение Die источника 16. При этом блок 15 вырабатывает сигнал

(U16-U7),

где KIS - масштабный коэффициент блока 15. который через второй вход и выход третьего дополнительного переключателя 13 подается на панорамный индикатор 8.

Путем регулировки уровня опорного напряжения U16 добиваются по шкале панорамного индикатора 8 нулевого уровня сигнала (нулевой отметки) на выходе блока 15.На пряжение life , полученное в результате такой регулировки, остается неизменным для режима измерения малых ослаблений

U Гб Uy.(2)

Режиму измерения КСВ предшествует режим калибровки, состоящий из двух этапов.

На первом этапе калибровки к выходу основного канала направленного ответви- теля 3 подключается короткозамыкатель. Переключатели 10-13 устанавливаются в третье положение. Сигнал Us с выхода детектора 5 через первый вход и выход переключателя 10 подается на второй вход измерителя 7, сигнал U4 поступает на первый его вход. Напряжение

U К у Ks U5/U4.

где Ks - коэффициент усиления канала делимого измерителя 7,

подается через переключатель 11 на блок 14, сигнал на выходе которого Ui4 , где Ki4 масштабный коэффициент блока 14.

Сигнал Ui4 через переключатель 9 поступает на индикатор 8, проградуирован- ный в значениях КСВ. Оператор путем регулировки добивается по шкале панорамного индикатора 8 установки единичного

уровня напряжения (сигнала, соответствующего модулю коэффициента отражения, равного единице или КСВ °о) на выходе блока 14. При этом KsUs Ш и, следовательно гU14 K14VK7,

Значение коэффициента

Ks U4/U5 (3) остается неизменным на период измерения

КСВ.

На втором этапе калибровки переключатели 10-13 устанавливаются в четвертое положение. Сигнал Us с выхода детектора 5 через первый вход и выход переключателя

10 подается на второй вход измерителя 7, на первый вход которого поступает сигнал. Сигнал с выхода измерителя 7 U К7 подается через переключатель 11 на блок 14, сигнал на выходе которого .

Сигнал Ui4 через переключатель 12 поступает на первый вход блока 15, на второй вход которого подается сигнал UIG. Блок 15 вырабатывает сигнал

U15 MU16-U ),

который подается через переключатель 13 на панорамный индикатор 8. Путем регулировки уровня опорного напряжения Uieone- ратор добивается сигнала нулевого уровня (нулевой отметки на шкале панорамного индикатора 8) на выходе блока 15. Напряжениеъ

Ui6 Ui4,(4)

установленное в результате такой регулировки, остается неизменным для режима измерения больших КСВ. На этом калибровка заканчивается.

В режиме измерения больших и средних ослаблений между выходом основного

канала направленного ответвителя 3 и входом третьего детектора 6 включается исследуемый четырехполюсник 17. Переключатели 10-13 устанавливаются в первое положение.

При ослаблении исследуемого четырехполюсника 17, равного максимальному измеряемому ослаблению, на выходе усилителя 9 сигнал отсутствует. Уровень сигнала генератора 1 устанавливается таким, чтобы

первый детектор 4 работал на верхней границе квадратичного участка. Третий детектор 6 при этом работает на нижней границе квадратичного участка характеристики, так как исследуемым четырехполюсником

17 внесено большое ослабление. По мере уменьшения ослабления, когда третий детектор 6 выходит на верхнюю границу квадратичного участка, на выходе усилителя 9 появляется напряжение, пропорциональнее выходному сигналу третьего детектора

6, которое поступает на управляющий вход генератора 1, уменьшает уровень сигнала до тех пор, пока рабочая точка третьего детектора 6 не вернется на нижнюю границу квадратичного участка. Соответственно ус- танавливается на нижнюю границу квадратичного участка и рабочая точка первого детектора 4. Дальнейшее уменьшение ослабления исследуемого четырехполюсника 17 приводит к тому, что рабочая точка треть- его детектора б двигается к верхней границе квадратичного участка (в область малых ослаблений).

Таким образом, характеристики ослабления исследуемого четырехполюсника 17 измеряется в динамическом диапазоне, равном удвоенному диапазону квадратич- ности характеристики третьего детектора 6.

С учетом условия (1) первого этапа калибровки сигнал на входе панорамного ин- дикатора 8 будет иметь вид

,

где Кх KeUe/U - модуль коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника 17.

Значение Кх отсчитывается по шкале панорамного индикатора 8.

В режиме измерения малых ослаблений переключатели 10-13 устанавливаются во второе положение. При этом рабочая точка третьего детектора 6 находится на верхней границе квадратичного участка характеристики. Сигнал с выхода третьего детектора 6 поступает через переключатель 10на вход измерителя 7. Напряжение U Uy Кх с его выхода подается через переключатели 11 и 12 на блок 15. Выходной сигнал блока 15 с учетом условия калибровки (2) будет иметь вид

Ui5 Ki5Uie(1 -Кх).(5)

Значение Кх отсчитывается по шкале панорамного индикатора 8.

В режиме измерения малых и средних КСВ переключатели 10-13 устанавливаются в третье положение. При этом панорамный измеритель КСВ и ослаблений работает в режиме, аналогичном описанному для больших и средних ослаблений соответственно. С учетом условия (3) первого этапа калибровки сигнал на входе панорамного индика- тора 8 будет иметь вид

Гх ,

где Гх /K5U5/U4 - модуль коэффициента отражения исследуемого четырехполюсника 17.

Значение КСВ отсчитывается по шкале панорамного индикатора 8.

В режиме измерения больших КСВ переключатели 10-13 устанавливаются в четвертое положение. При этом рабочая точка второго детектора 5 находится на верхней границе квадратичного участка характеристики. С учетом условия (3) первого этапа калибровки сигнал на выходе блока 14 будет иметь вид #

Ui4 Uu Гх .

Напряжение с его выхода подается через переключатель 12 на блок 15, сигнал на выходе которого с учетом калибровки (4) будет иметь вид

-U15 K15U16(1 - Гх).(6)

Значение КСВ отсчитывается по шкале панорамного индикатора 8,Из выражения (5) нетрудно получить формулу для 5кх - относительной погрешности измерения Кх. Для этого из уравненения (5) находят

Kx 1-Ul5/(Ki5Ul6).

Формула для 5кх определяется из следующего выражения:

-Т5&Я +Т& « +

+ls

Откуда получают

(5и15- 5и,б-ак15).(7)

где (5ui5.5ui6 Ki5 - относительные погрешности установки напряжений Ui5, Uie и масштабного коэффициента Ктз.

Графики зависимости 5кх от Кх, рассчитанной при различных значениях «Juie-u-MsAis.приведены на

фиг. 2.

Анализ формулы (7) и графика показывает, что погрешность измерения Кх тем слабее зависит от (5ui6,Ui5.Ki5 . чем меньше ослабление исследуемого четырехполюсника 17, т.е. чем ближе к единице, и составляет 0,03% для Кх 0,01d5. В то же время погрешность измерения, рассчитанная по формуле

бк + (0,05КХ + 0,35) дБ. составит 8,4%.

Из формул (5) и (6) следует, что они идентичны, следовательно, сказанное выше относительно измерения малых ослаблений в полной мере относится и к измерениям больших КСВ.

Таким образом, введение блоков 14, 15 и источника 16 позволяет измерять малые ослабления и большие КСВ с высокой точностью.

Формула изобретения

Панорамный измеритель КСВ и ослаблений по авт. св. N 1306086, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения малых ослаблений и больших КСВ, выход измерителя отношений соединен с входом панорамного индикатора через введенные последовательно соединенные первый дополнительный переключатель, блок извлечения квадратного корня, второй дополнительный переключатель, блок вычитания и третий дополнительный переключатель, причем второй выход

первого дополнительного переключателя соединен с вторыми входами второго и третьего дополнительных переключателей, первый вход второго дополнительного переключателя соединен с первым входом третьего дополнительного переключателя, а второй вход блока вычитания соединен с выходом введенного источника опорного напряжения.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения частотных КСВ. Цель изобретения - повышение точности измерения больших ослаблений и малых КСВ. Панорамный измеритель КСВ и ослаблений содержит генератор 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2 и 3 соответственно падающей и отраженной волн, первый 4, второй 5 и третий 6 детекторы, измеритель 7 отношений, панорамный индикатор 8, усилитель 9, переключатель 10, первый 11, второй 12 и третий 13 дополнительные переключатели исследуемый четырехполюсник 17. Введение блока 14 извлечения квадратичного корня, блока 15 вычитании, источника 16 опорного напряжения позволяет измерять малые ослабления и большие КСВ с высокой точностью. 1 ил.