Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 G01R27/32 

а vj

VI

О

О Ю

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может быть использовано при создании систем встроенного контроля и диагностики состояния элементов СВЧ трактов радиотехнических объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг,1 изображена структурная электрическая схема измерителя S-параметров элементов CBS-гракта; на фиг.2 - структурная эле сг чмскак схема блока обработки информации и управления.

Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта содержит генератор 1 СВЧ, первый чегеоехзондовый датчик 2, исследуемый че ырхполюсник 3 СВЧ, второй четы- рехзондовый датчик 4, направленный ответвит ель 5 падающей волны, исследуемый двухполюсник 6 СВЧ, трехканальный СВЧ-коммутатор 7, первую 8, вторую 9 и третью 10 нагрузки с различными коэффициентами отражения, блок 11 обработки информации и управления.

Блок И обработки информации и управления содержит коммутатор 12, АЦП 13, ЭВМ 14 и блок 15 индикации.

Измеритель S-параметров элементов СВЧ тракта работает следующим образом.

В результате подключения трехканаль- ным СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвителя 5 любой из нагрузок 8,9 или 10, на выходах второго четырехзон- дового датчика 4 появляются напряжения, которые описываются выражением

+ 1Г2т 2 +

+ 2 I Г2т I cos()

I 1,2, 3,4

т 1,2,3 ,

0)

где К2 - коэффициент передачи 1-го зонда второго четырехзондового датчика 4; Dm - коэффициент, зависящий от параметров элементов СВЧ тракта; I Ггт I , модуль и фаза коэффициента отражения в плоскости подключения направленного ответвителя 5 к второму четырехзондовому датчику 4 при подключении СВЧ коммутатором т-ной нагрузки 8,9 или 10 к выходу направленного

ответви геля 5; 0zi - фазовое расстояние от плоскости размещения i-ro зонда до плоскости подключения направленного ответви- тел 5 ко второму четырехзондовому датчику 4

Комплексный коэффициент отражения

в плоскости подключения направленного

ответвителя 5 к второму четырехзондовому

датчику 4, связан с параметрами СВЧ тракта

следующим соотншением

Г2т Гн + S41 2 Гт , т 1.2,3 (2)

где Гн I Гн I комплексный коэффициент отражения исследуемого двухполюсника 6; $41 - комплексный коэффициент передачи канала направленного ответвителя 5, используемый для ответвления мощности волны, падающей на исследуемый двухполюсник 6, Гт - комплексный коэффициент отражения одной из нагрузок 8,9 или 10, подключенной СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвителя 5,

В результате подключения трехканаль- ным СВЧ коммутатором 7 к выходу направленного ответвителя 5 любой из нагрузок 8,9 или 10, на выходах первого четырехзон- дового датчика 2 появляются напряжения,

которые описываются выражением

+1Г1т12 +

+ 2 I Tim I COS (plm 2 011 ) ,

I 1.2,3,4 m 1,2,3

(3)

где KH - коэффициент передачи i-ro зон, v

да первого четырехзондового датчика 2; I Fim I , 9°1т - модуль и фаза коэффициента отражения в плоскости подключения четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2, при подключении СВЧ коммутатором 7 m-той нагрузки 8,9 или 10 к выходу направленного ответвителя 5; 0ц - фазовое расстояние от плоскости размещения 1-го зонда до плоскости подключения

исследуемого четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2.

, v

Комплексный коэффициент отражения в плоскости подключения исследуемого че- тырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2 связан с параметрами элементов СВЧ тракта соотношением

, v

Fim 5ц+

S2i Гат

-J2I2

1 - S22 Г2т 6

-J2I

;т 1.2 3 ,

W

где Sn - комплексный коэффициент отражения входа исследуемого четырехполюсника 3; Sai - комплексный коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника 3; S22 - комплексный коэффициент отражения выхода исследуемого четырехполюсника 3; 2 фазовая длина второго четырехзондового датчика 4.

Процесс измерения параметров эле- ментов СВЧ тракта состоит из трех режимов, определяющихся состоянием СВЧ коммутатора 7.

Первый режим измерения (). По команде из блока 11 трехканальный СВЧ коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвителя 5 первую нагрузку р с нулевым коэффициентом ния ( Г| 0). Из (2) следует, что при комплексный коэффициент отражения в. плоскости подключения направленного ответвителя 5 ко второму четырехзондовому датчику А равен

коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвителя 5 третью нагрузку 10 с Гз Г2 0. Производятся измерения комплексных коэффициентов отражения на входе и BbixqAe исследуемого четырехполюсника 3 (Tig , ГЪз). Вычисленные значения коэффициентов отражения Fi3 , Г23 запоминаются в ЭВМ.

Вычисленные в трех режимах измере,- ния значения коэффициентов отражения на входе и выходе исследуемого четырехполюсника 3 позволяют определить его S-na- раметры. Система уравнений (4) преобразуется следующим образом.

- J2I2

rim 811 +822 Лт Тгт е +

- -J2I2

+ ДГ2те, т 1,2,3

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть использовано для создания систем встроенного контроляи диагностики состояния элементов СВЧ-тдактов радиотехнических объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта содержит генератор 1 СВЧ, четырехзондовые датчики 2 и 4, исследуемый четырехполюсник 3 СВЧ, направленный ответвитель 5 падающей волны, исследуемый двухполюсник 6 СВЧ, трехка- нальный СВЧ-коммутатор 7, нагрузки 8,9 и 10 с различными коэффициентами отражения, блок 11 обработки информации и управления. Процесс измерения параметров элементов СВЧ-тракта состоит из трех режимов. Режим измерения определяется состоянием СВЧ-коммутатора 7. Вычисленные в трех режимах измерения значения коэффициентов отражения на входе и выходе четырехполюсника 3 позволяют определить его S-параметры 2 ил. (Л С

.

(5)

С учетом (5) система уравнений (1) примет вид25

U2i1 |f П + I П, |2 +

2 I Гн I cos(pH-2€bi), 1 1,2,3,4

(6)

Система из четырех уравнений (6) с двумя неизвестными является избыточной и может быть решена относительно неизвестных параметров ( I Гн I, одним из известных методов.

Одновременно с этим, решением системы уравнений (3) определяется комплекс- ный коэффициент отражения (Гц)в плоскости подключения исследуемого четырехполюсника 3 к первому четырехзондовому датчику 2. Вычисленные значения коэффициентов отражения Гц , Г21 запо- минаются в ЭВМ 14.

Второй режим измерения (). По команде с блока 11 трехканальный СВЧ коммутатор 7 подключает к выходу направленного ответвителя 5 вторую нагрузку 9 с коэффициентом отражения Г2 0 .

Производят аналогичные операции измерения комплексных коэффициентов отражения на входе и выходе .исследуемого четырехполюсника 3 ( Fi2 , Ib). Вычислен- ные значения коэффициентов отражения Fi2 , Га2 запоминаются в ЭВМ.

Третий режим измерения (). По команде с блока 11 трехканальный СВЧ

5

0

5

0 5

0

5

где - Sn 822.

Система из .трех уравнений (7) с тремя неизвестными(5п,522, А )является линейной и решается относительно неизвестных методом Крамера или Гаусса.

Вычисленные значения .етров элементов СВЧ тракта ( Гн Sn, 822, 821), в цифровом или аналоговом виде поступают Б блок 15.

Формула изобретения Измеритель S-параметров элементов СВЧ-тракта, содержащий генератор СВЧ первый и второй четырехзондовые датчики, выходы зондов которых подсоединены к входам блока обработки информации и управления, и коммутатор, причем выход первого и вход второго четырехзондовых датчиков являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого че- тырехлрлюсника СВЧ, а управляющий вход коммутатора соединен с выходом блока обработки информации и управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены направленный ответвитель падающей волны, выход вторичного канала которого соединен с входом коммутатора, выполненного трехканзльным, и первая, вторая и третья нагрузки, подключенные к соответствующим выходам трехканального коммутатора, при этом вход первого четырехзондопого датчика соединен с выходом генератора СВЧ, выход второго четырехзондового датчика - с входом направленного ответвителя падающей волны, выход первичного канала которого является выходом для подсоединения исследуемого двухполюсника СВЧ,

Х фч

фа. 2