Измеритель полных сопротивлений Советский патент 1991 года по МПК G01R27/06 

С

о

со ел

О

сл

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и быть использо- вэно для измерения параметров радиотехнических устройств в диапазоне сверхвысоких частот.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема измерителя полных сопротивлений; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления,

Измеритель полных сопротивлений содержит генератор 1 качающейся частоты, направленный ответвите ль 2 падающей , направленный ответвитель 3 отраженной волны, исследуемый двухполюсник 4, амплитудный модулятор 5, дополнительный амплитудный модулятор 6, регулируемый фазовращатель 7, квадратурный восьмиполюсник 8, детектор 9, первый генератор 10 модулирующего напряжения, второй генератор 11 модулирующего напряжения, перемножитель 12, фильтр 13, синхронный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15, блок 16 памяти, блок 17 вычислений, блок 18 цифровой индикации, электронно-лучевой индикатор 19, блок 20 управления (фиг. 2), генератор 21 тактовых импульсов, счетчик 22 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 23, программируемый источник 24 питания, формирователь 25 коротких ммпуяьсов.

Измеритель полных сопротивлений работает следующим образом.

По сигналу с первого выхода блока 20 генератор 1 перестраивается на минимальную частоту рабочего диапазона. Цикл измерения состоит из двух гахтов. В первом текте на регулируемый фазовращатель 7 с второго выхода блока 20 подается управляющий сигнал. При этом фазовращатель 7 устанавливается в состояние нулевого фазового сдвига. Генератор 1 вырабат OSBSST сверхаыеокочастотннй сигнал, котсрый распространяется в сторону исследуемого двухполюсника 4.

Сигнал ЕЧ, прошедший через ответви- тель 2, попадает на модулятор 5. Ввиду конеч- ной направленности направленного ответвителя 3 на модулятор 6 просачиваемся смгнзл Е2

Отраженный or исследуемого двухполюсника 4 сигнал распространяется ,в сторону-генератора 1. Сигнал Ез - ГхЁ , где Гх - коэффициент отражения исследуемою двухполюснике 4, проходит через ответвитель 3 и попадает на «ход модулятора 6. Из-за конечной напряженности отаетвите0

5

0

5

ля 2 на амплитудный модулятор 5 просачи 1 вается сигнал Ез -т ГхЕч

Таким образом, на входах амплитудных модуляторов 5 присутствуют сигналы Ё5 EI + Ё41 Ее Ёз + Ё2.

Генераторы 11-и 10 вырабатывают гармонические сигналы ч частотах соответственно Qi, QZ , и обеспечивают модуляцию сигналов Eg, Ее в амплитудных модуляторах 5 и 6. Сигналы Et, Es на выходах амплитудных модуляторов 5 и 6 имеют вид

Е |s(H-M icos Qi t);

Ев EeO+Macos ), где Mi, Мг - коэффициенты модуляции.

Сигнал Е попадает из квадратурный восьмиполюсник 8 непосредственно. Сигнал Ее проходит на восьмиполюсник 8 через фазовращатель 74 Восьмиполюсник 8 суммирует сигналы Е, ЕВ. Сигнал, на выходе восьмиполюсника 8 имеет с + Ее. Детектор 9 детектирует сиг-tan Eg. Сигнал на выходе детектора 9 имеет вид

Ui Ki ЕГ

X ( Qi + Qt) t

i х COS -фж. Ml Mz COS X 2

2ГхХ

Ai

Ei

Mi

2

X COS l rL i +

M2 2 Гх COS I X

0)

x Q4t +

m

V

A,

5

O

5

где K I - косфсЬициент преобразования детектора 9;

- фага коэффициента отражения глс- следуемого двухполюсника 4;

AI, Аа - обобщенные коэффициенты пе рэдач для составляющих измерительного CMS нала, образованных за счет конечной направленности ответ зителей 2 и 3;

А - комбинационные составляющие измерительного сигнала, пру одулирсванные частотам/, не суг/-ме частот и к

Й2.

Сигнал Ug подается ьа первый вход синхронного детектора 14. Сигналы с выходов генераторов И и 10 подается на перемножитель 12. Последний перемножает сигналы генераторов 11 и 10. В спектре сигнала на выходе перемнсжителя Л имеется со- ставля.ощая, промоцулированная частотой, равной сумме частот QI и Q г , Сигнал с перемножителя 12 поступает на вход фильтра 13, ;;астооениого на частоту, равную сумме частот Qi и 0,2- Смгнзл на выходе фильтра 13 имеет вид

U2 АфС08(О1 + Й2)Е,

где Аф - амплитуда сигнала на выходе фильтра 13,

Сигнал U2 подается на второй вход синхронного детектора 14. Последний обладает избирательным свойством и выделяет составляющую сигнала Ui, промодулирован- ную частотой, равной сумме QI и Qa , т.е. полезную составляющую измерительного сигнала.

Сигнал на выходе детектора 14 имеет вид

U3 KlK2E2iMiM2 TxCosV, (2)

где К2 - коэффициент передачи синхронного детектора 14.

Сигнал (2) подается на АЦП 15, который преобразует его в цифровой эквивалент uV Сигнал Us поступает в блок 1.6 и по сигналу с третьего выхода блока 20 запоминается там до конца второго такта измерения.

Во втором такте с второго дополнительного выхода блока 20 на управляющий вход фазовращателя 7 подается сигнал, уста как- ливающий его в состояние девяностоградусного фазового сдвига. Работа измерителя полных сопротивлений во втором такте аналогичная и сигнал на выходе детектора 14 имеет вид:

U4 KiK2E2iMiM2 Гх sin Vx , (3)

Сигнал (3) подается на АЦП 15, который преобразует его в цифровой эквивалент U Ч Сигнал U 4 поступает через блок 16 на блок 17 и на первый вход электронно-лучевого индикатора 19. Одновременно по сигналу с третьего выхода блока 20 блок 16 передает сигнал U13 на блок 17 и второй вход электронно-лучевого индикатора 19. По сигналу с второго выхода блока 20 блок 17 реализуй алгоритмы

-г

V(U31)2+(U41)2; (4)

У М arc tg ( Щ VUs 1 ), (5)

где Кз, К4- коэффициенты преобразования блока 17,

и передает сигналы (4), (5) на блок 18. Блок 18 индицирует значения Гх , на частоте генератора 1, определенной оператором.

По сигналу с первого дополнительного выхода блока 20 сигналы U13, U14 в электронно-лучевом индикаторе 19 преобразуются в аналоговые сигналы Уз, IU и индицируются в виде точки в полярных координатах. На этом цикл измерения заканчивается и генератор 1 перестраивается на следующую частоту, где процедура измерения повторяется. После того, как проведены измерения на максимальной частоте, генератор 1 снова перестраивается на минимальную частоту (измеритель полных сопротивлений работает циклически).

Блок 20 работает следующим образом.

5

10

15

2025

30

3R

40

45

J-Q

Генератор 21 вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов, которые подаются на вход счетчика 22. Последний подсчитывает количество этих импульсов и на его выходе формируется двоичный код, который подается на входы цифроаналогового преобразователя 23, программируемого источника 24 и формирователя 25. В соответствии с поступившим кодом цифроаналсговый преобразователь 23 вырабатывает ступенчато изменяющееся напряжение, которое подается на первый выход блока 20 для управления частотой генератора 1. В соответствии с поступившим кодом программируемый источник 24 вырабатывает сигнал для управления фазовращателем 7 и подает его на второй дополнительный выход блока 20. При этом формирователь 25 в соответствии с поступившим кодом вырабатывает три последовательности коротких импульсов, первая из которых обеспечивает запись информации в блок 16 и подается на третий выход блока 20. Вторая последовательность импульсов подается на второй выход блока 20 и служит для запуска блока 17. Третья последовательность импульсов подается на первый дополнительный еыход блока 20 для запуска цифроаяэ югового преобразователя, находящегося s электронно-лучевом индикаторе 19. Формирователь 25 состоит из трех одновиоратороз, каждый из которых входом подключен к соответствующему разряду счетчика 22 t-, вырабатывает короткий импульс, Фиксированный во времени относительно сигналов, управляющих перестройкой частоты генератора 1 и регулируемым фазовращателем 7.

Анализ выражения (1) показывает, что в спектре продетектированного детектором 9 сигнала составляющие, образованные за счет конечной направленности ответвите- лей 2 и 3, промодулированы частотами 2Qi и 2Й2 . Полезная же составляющая измерительного сигнала, несущая информацию как о модуле, так и о фазе коэффициента отражения исследуемого двухполюсника 4, промодулирована частотой, равной сумме частот QI и Qa . Благодаря этому свойству измерителя полных сопротивлений полезная составляющая выделяется с помощью избирательной системы (синхронного детектора 14).

Ввиду этого погрешность измерения в измерителе полных сопротивлений, обусловленная конечной направленностью от- ветвителей 2 и 3, исключается, чем и достигается поставленная цель.

со « i) ,t у я а п з о и ,j e i e г {л я

Измеритель полный сопротивлений, содержащий последовательно соединенные генератор качающейся сыты, вправленные отватвители падающей w отраженной волны, амплитудный модулятор, последовательно соединеннее квадратурный вошми- полюсиик и детектор, последовательно соединенные синхронный детектор, аналоге цифровой преобразователь, 5лок памяти, блок вычислений к цифровой ммцикации, блок правленн}, ныходы кото- ос с соединены с управляющими входами генератора качающейся частоты, блока памяти и блока вычисленн5, причем выход основного канал направленного отвегвителя отраженной эолк является выходом дня лвдсоедингния исследуемого двухполюсника, отличаю тем что, с целью повмшзиия точностм, аведоны последовательно .соединенные дополнмтепьный амп- ш-тулиый модулятор, аход которого соэдм -еь с виходом шооиччого канала i«i- п аслйнного ответвмтолч отраженной волЕВДеляйеяа- ветаяизмгьэеда- Я-и кзввр

to-Чггшы жт ля13азЕ .. - З- етяЕ: aiisaa i 443iss jJ. z,ssa

ны, и регулируемый фазовращатель, выход которого соединен с входом квадратурного восьмиполюсника, последовательно соединенные первый генератор модулирующего

напряжения, перемножитель и фильтр, выход которого соединен с входом синхронного детектора, второй генератор модулирующего напряжения, выход которого соединен с модулирующим входом дополнительнога амплитудного модулятора и вторым входом перемножителя, электронно-лучевой индикатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым л вторым выходами блока памяти, а

управляющий вход - с первым дополнительным выходом блока управления, при этом вход амплитудного модулятора соединен с выходом вторичного канала, направленного ответвителя, падающей волны, выход с вторым входом квадратурного восьмиполюсника, а модулирующий вход - с выходом первого генератора модулирующего напряжения, управляющий вход регулируемого фазовращателя соединен -с вторым дополнительным выходом блока управления.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров радиотехнических устройств в СВЧ-диапазоне. Цель изобретения - .повышение точности. Измеритель содержит генератор 1 качающейся частоты, направленные ответвители 2, 3, амплитудные модуляторы 5, 6, регулируемый фазовращатель 7, детектор 9, генераторы 10, 11 модулирующего напряжения, перемножитель 12, фильтр 13, синхронный детектор 14, аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 памяти, блок 17 вычислений, блок 18 цифровой индикации, электронно-лучевой индикатор 19 и блок 20 управления. 2 ил. ё