Способ калибровки синфазно-квадратурного преобразователя Советский патент 1991 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к измерительной технкке и может быть использовано при создании многофункциональных измерителей параметров СВЧ цепей и анализаторов цепей (АЦ).

Цель изобретения - повышение точности калибровки.

Способ калибровки синфазно-квадра- турного п реобразователя(СКП) опорного U1 и измеряемого Ua сигналов в напряжения R и S, равные

R IUil2 Јi + mix + my + Јз(х2 + у2),

S I Ul Г Е2 + ГЛ2Х + П2У + Ј4 (х2 + у2),

U2

где x /ocos p; у /3sin р р I-|,

р - разность фаз между сигналами Ui, U2;

Ј1 - Ј4, mi, ma, ni, nz - скалярные константы, определяющие параметры СКП, реализующиеся в следующей последовательности.

Первоначально проводят измерение напряжений Ri, Si при выключенном сигнале Da (х у 0):

Ri Ј1; Si Ј2.

(1)

Затем измеряют напряжения R2 и $2 при выключенном сигнале Ui (Ui 0, Da

1):

R2 ез; $2 Ј4.(2)

Измерения напряжений Ra и 5з при равных входных сигналах Ui и Ua (х 1, у 0) имеют вид системы:

Ra Ј1 + mi +ЕЗ

$3 Ј2 + ГП2 + Ј4

На основе полученных данных проводят вычисления констант Јi-Ј4, mi, 012 из результатов измерений (1) - (3).

Вновь проводят измерения напряжений R4 и S4 при сдвиге фазы сигнала 1)2 на

(pi (х Х2 COS р2 ,У У2 Sin ).

R4 I Ui I2 ( Ј1 + ГП1Х2 + П2У2 + Ј3)

S4 I Ui I2 ( Ј2 + ГП2Х2 + П2У2 + Ј4) (4)

Измерения напряжений Rs и Ss при сдвиге фазы сигнала Ua на (pi и сигнала Ui на (х cos (pz+ Ч) У sin (pi + + 1РО:

R5 I Ui I2 Ј 1 + mi (X1X2 - У1У2) +

+ П2(Х2Х1 + Х1У2) + Ј3

S5 IUll2 Ј2 + fTI2(xiX2-yiy2) + f (5)

+ П2(Х2У1 + Х1У2).+ Ј 4

10

а также измерения напряжений Re и Se при сдвиге фазы сигнала Ui на р (xi cos рг, yi sin ):

R6 lUir(Јi + mixi + myi+ Ј3) ) Se lUil2(Јi + maxi + П2У1+ Ј4) J, (6)

Полученные результаты используются

15 для вычисления констант щ и П2 из системы уравнений (4) - (6) при I Ui I2 1 и неизвестных xi, yi, Х2, У2.

Таким образом, способ позволяет исключить погрешности определения констант

20 щ и П2, вносимые погрешностью задания фазы (pi и погрешностью рассогласования в тракте передачи сигнала U2 при введении в него фазового сдвига (pi,

На чертеже представлена структурная

25 схема устройства.

Устройство содержит программно-управляемые аттенюаторы 1 и 2, входы которых являются входами сигналов Ui и IJ2 измерителя, фазовращатели 3 и 4, синфаз30 но-квадратурный преобразователь (СКП) 5 сигналов Ui и U2 в низкочастотные напряжения R H S преобразователь б сигнала Ui в низкочастотное напряжение VL Вхчэд сигнала Ui измерителя через последова35 тельно соединенные аттенюатор 1 и фазовращатель 3 соединен со входом преобразователя 6 и входом опорного напряжения СКП 5, а вход сигнала Ua через последовательно соединенные аттенюатор

40 2 и фазовращатель 4 подключен к измерительному входу СКП 5.

Выход напряжения Vi преобразователя 6 и выходы напряжений R и S СКП 5 соответственно через усилители 7, 8 и 9 соеди45 нены с соответствующими входами электронного коммутатора 10, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 11 напряжений Vi, R1 и S . Выходы АЦП 11 и управляющие

50 входы аттенюаторов 1 и 2, фазовращателей 3 и 4 и коммутатора 10 соединены с соответствующими входами и выходами управляюще-вычислительного блока 12. Калибровка СКП в соответствии со спо55 собом состоит из следующей последовательности операций.

На входы измерителя подают сигналы Ui, U2 и по программе, заложенной в память блока 12 измеряют с помощью СКП

5, преобразователя 6, коммутатора 10 и АЦП 11 отношения напряжений R /VI и SVV1, которые принимают равными R и S при |Uil 1.

По результатам измерений R и S устанавливают значения Ui и U2. соответствующие значениям х 1, х 0, и на передней панели измерителя нажимают кнопку Калибр, которая включает программу автоматической калибровки (определения параметров) СКП 5. По команде из блока 12 с помощью аттенюатора напряжений Ri /Vi и Si /Vi, равных RI и Si.

После этого включают сигнал 1)2 и с помощью аттенюатора 1 выключается сигнал UL При этом измеряют R21 и Sa , которые принимаются равными RZ и S2. В тех случаях, когда значения Јз и Ј4 можно принять равными нулю, измерения R2 и $2 не производят, а сразу принимают

R2 S2 0 Јз Ј4.

Затем включают сигнал Ui и измеряют отношения Ra /Vi и Ss /Vi, которые принимают равными RS и 5з в (3).

По команде из блока 12 включается фазовращатель 4 сдвигающий фазу сигнала 1)2 на угол (pi 90°, и измеряют отношения и S4 /Vi, равные RA и S2 в (4).

Затем включается фазовращатель 3, сдвигающий фазу сигнала Ui на угол р 90°, и измеряют отношения Rs /Vi и Ss /Vi, равные RS и Ss в (5) при |Ui 1 1.

После выключения фазовращателя 4 измеряют отношения Re /Vi и Se /Vi, равные Re и 5ев(6)при |Uil2 1.

Из результатов проведенных калибровочных измерений по программе, заложенной в блоке 12, вычисляются параметры Ј1, Ј2, mi, ГП2, ni, П2, Јз, Ј4 СКП 5 и выключается фазовращатель 3,

На этом заканчивается калибровка СКП 5 и измерителя в целом и автоматически включается программа измерения от- ношений Rx /Vi и Sx /Vl, равных R и S при lUil2 1, и решения системы уравнений относительно х, упри известных Ј1 -Ј4. mi,

П1, ГП2, П2.

0

Формула изобретения Способ калибровки синфазно-квадра- турного преобразователя, заключающийся в том, что на вход калибруемого синфазно- квадратурного преобразователя подают опорный и измеряемый входные сигналы при различных соотношениях их фаз и амплитуд, измеряют и запоминают выходные сигналы вида

R S

|Uil2 Јi + mix + my + Јз(х2 + у2), I Ui 12 Ј2 + гп2х + П2У + Ј4 (x2 + y2},

lUzl

5 гдех рсо8 ;у /981П р -щ-.

Ui, U2 - опорный и измеряемый сигна0

5

0

5

0

5

лы;

Ј1, Ј2, Ј3. Ы, mi, ГП2, ni, П2 скалярные константы, причем соотношения амплитуд и фаз входных сигналов выбирают в следующей последовательности, подают опорный сигнал при отсутствии измеряемого, затем подают измеряемый сигнал при отсутствии опорного, затем подают измеряемый и опорный сигналы, равной величины при нулевом сдвиге фаз и первом значении сдвига фаз, по результатам измерений выходных сигналов рассчитывают скалярные константы Ј1, Ј2, Јз , Ј4, mi, гп2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, подают измеряемый сигнал при первом значении сдвига фаз и опорный сигнал при втором значении сдвига фаз, а затем опорный сигнал при втором значении сдвига фаз и измеряемый сигнал при нулевом значении сдвига фаз и определяют скалярные константы ni, П2 из уравнений

R4 Ilhl2(Јl + ГП2Х2 + П1У2 + Ј3), SA I Ui I2 (.Ki + ГП2Х2 + П2У2 + Ј4 ), R5 I Ui I2 Ј1 + ГГП (X1X2 - У1У2) + + П2 (Х2У1 + Х1У2) + Ј3, S5 I Ui I2 Ј2 + П12 (X1X2 - У1У2) + + П2 (Х2У1 + Х1У2) + Ј4,

Re +mixi + niyi+ Ј3,

S6 IUl|2 Јl +Ш2Х1 + П2У1+ Ј4

CQ при условии I Ui I2 1.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании многофункциональных измерителей параметров СВЧ-цепей и анализаторов цепей. Цель изобретения - повышение точности калибровки - достигается тем, что в предлагаемом способе подают измеряемый сигнал при первом значении сдвига фаз и опорный сигнал при втором значении сдвига фаз, а затем опорный сигнал при втором значении сдвига фаз и измеряемый сигнал при нулевом значении сдвига фаз и определяют скалярные константы щ, па из математических выражений, приведенных в описании, Устройство, реализующее данный способ, содержит программно-управляемые аттенюаторы 1 и 2, фазовращатели 3 и 4, синфазно-квадратурный преобразователь 5 сигналов в низкочастотные напряжения, преобразователь 6 сигнала в низкочастотное напряжение, усилители 7, 8 и 9, электронный коммутатор и аналого- цифровой преобразователь 11 напряжений. 1 ил. (Л