Панорамный измеритель коэффициента стоячей волны и ослаблений Советский патент 1992 года по МПК G01R27/28 

И ел

о

со

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для автоматического измерения частотных характеристик четырехполюсников с большим диапазоном ослаблений и КСВ.

Известен панорамный измеритель КСВ и ослаблений, содержащий генератор качающейся частоты, направленный ответви- тель падающей волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен первый детектор, направленный ответвитель отраженной волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен второй детектор, а выход основного канала является входом для подключения исследуемого четырехполюсника, третий детектор, вход которого является входом для подсоединения выхода исследуемого четырехполюсника измеритель отношений, выход которого соединен с входом панорамного индикатора, а первый вход - с выходом первого детектора, второй входе выходом переключателя, входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего детекторов и усилитель, выход которого соединен с управляющим входом генератора качающейся частоты, а вход с выходом первого детектора.

Однако известный измеритель не обладает высокой точностью измерения больших ослаблений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является панорамный измеритель КСВ и ослаблений, содержащий последовательно соединенные генератор качающейся частоты, направленный ответвитель падающей волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен первый детектор, направленный ответвитель отраженной волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен второй детектор, а выход основного канала является входом для исследуемого четырехполюсника, измеритель отношений, выход которого соединен с входом панорамного индикатора, первый вход - с выходом первого детектора, второй вход - с выходом переключателя, входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего детекторов, и усилитель, выход которого соединен с управляющим входом генератора качающейся частоты, вход усилителя соединен с вторым входом измерителя соотношений.

Однако рассматриваемый измеритель имеет недостаточную точность измерений больших ослаблений.

Цель изобретения - повышение точности измерения больших ослаблений.

Поставленная цель достигается тем, что в панорамный измеритель КСВ и ослаблений введены соединенные последовательно СВЧ-усилитель и четвертый детектор, трехдецибельный делитель мощности, вход которого является входом для подключения выхода исследуемого четырехполюсника, первый выход подключен к входу введенного СВЧ-усилителя, второй выход соединен с

0 входом третьего детектора, причем выход четвертого детектора подключен к второму входу переключателя.

При сравнении известного устройства с предлагаемым изобретением видим, что за5 являемый измеритель проявляет новые технические свойства, выраженные в повышении точности измерений больших ослаблений, за счет введения в измеритель СВЧ-усилителя, четвертого детектора и

0 трехдецибельного делителя мощности. Эти свойства предлагаемого измерителя являются существенными, так как измерение больших ослаблений с помощью известного устройства сопровождается большими по5 грешностями измерения.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема панорамного измерителя КСВ и ослаблений; на фиг. 2 - графики погрешности измерения больших ослаблений

0 в зависимости от ослабления исследуемого четырехполюсника.

Измеритель содержит соединенные последовательно генератор 1 качающейся частоты, направленный ответвитель 2

5 падающей волны, направленный ответвитель 3 отраженной волны, исследуемый четырехполюсник 4 и трехдецибельный делитель 5 мощности, первый детектор 6, входом соединенный с выходом вторичного

0 канала ответвителя 2, второй детектор 7, входом подключенный к выходу вторичного канала оуветвителя 3, соединенные последовательно, СВЧ-усилитель 8 и четвертый детектор 9, третий детектор 10, входом под5 ключенный к второму выходу делителя 5, переключатель 11, входами подключенный к выходам детекторов 10,9 и 7 соответственно, усилитель 12, выходом соединенный с управляющим входом генератора 1, а вхоQ дом подключенный к выходу переключателя 11, измеритель 13 отношений, первым входом подключеннь:й к выходу переключателя 11, вторым входом соединенный с выходом первого детектора 6, панорамный йндика5 тор 14, входом подключенный к выходу измерителя 13 отношений.

Переключатель 11 имеет три положения.

Измеритель работает следующим образом.

Режиму измерения ослаблений предшествуют два режима калибровки,

На первом режиме калибровки, обеспечивающем измерение малых и средних ослаблений, выход ответвителя 3 соединяется с входом делителя 5. Переключатель 11 устанавливается в первое положение. Сигнал DIO с выхода детектора 10 поступает через переключатель 11 на первый вход измерителя отношений 13 и на вход усилителя 12. Сигнал Ue с выхода детектора 6 подается на второй вход измерителя отношений 13. Сигнал Uis

Ui3 Ki3KioUio/U6

с выхода измерителя 13 отношений подается на панорамный индикатор 14, где Kis - масштабный коэффициент, имеющий равномерность напряжения; Кю- коэффициент усиления канала делимого измерителя 13 отношений.

Оператор путем регулировки Кю добивается по шкале индикатора 14 установки единичного уровня напряжения LHa на выходе измерителя 13 отношений. При этом Кю UtcrUe и, следовательно, .

Значение коэффициента

Kio U6/Uio

остается неизменным на период измерения малых и средних ослаблений.

На втором режиме калибровки, обеспечивающем измерение больших ослаблений, между выходом основного канала ответвителя 3 и входом делителя 5 включается четырехполюсник с известным значением модуля коэффициента передачи АЭт. Переключатель 11 устанавливается во второе положение. Сигнал Ug с выхода детектора 9 поступает через переключатель 11 на первый вход измерителя 13 отношений и на вход усилителя 12. Сигнал Ue с выхода детектора 6 подается на второй выход измерителя 13 отношений. Сигнал 1Нз

Ul3 Kl3K9U9/Ue Kl3K9UloA3T./Ue

с выхода измерителя 13 отношений поступает на панорамный индикатор 14, где Kg - коэффициент усиления канала делимого измерителя 13 отношений.

Оператор путем регулировки Kg добивается по шкале индикатора 14 установки единичного уровня напряжения 1Мз на выходе измерителя 13 отношений. При этом и, следовательно, . Значение коэффициента

Kg U6/U9 U6/(UioA3T)

(2)

остается неизменным на период измерения больших ослаблений.

Режиму измерения КСВ предшествует

режим калибровки, когда к выходу основного канала ответвителя 3 подключается ко- роткозамыкатель. Переключатель 11 устанавливается в третье положение. Сигнал U с выхода детектора 7 подается на первый вход измерителя 13 отношений. Сигнал Ue с выхода детектора 6 подается на второй вход измерителя 13 отношения. Сигнал Ui3 KisK7U7/U6 с выхода измерителя 13 отношений поступает на индикатор 14, где коэффициент усиления канала делимого измерителя 13 отношений.

Оператор путем регулировки К добивается по шкале индикатора 14 установки единичного уровня напряжения 1Мз на выходе измерителя 13 отношений. При этом KyU7 Ue и, следовательно, . Значение коэффициента

25

K7 U6/U7

остается неизменным на период измерения КСВ. На этом калибровка заканчивается.

30 В режиме измерения малых и средних ослаблений между выходом основного канала ответвителя 3 и входом делителя 5 мощности включается исследуемый четырехполюсник4. Переключатель 11 уста35 навливается в первое положение.

При ослаблении исследуемого четырехполюсника 4, равного минимальному,, рабочая точка третьего детектора 10 находится на верхней границе квадратичного участка,

40 а рабочая точка первого детектора 6 на нижней границе квадратичного участка.

При увеличении ослабления рабочая точка детектора 10 двигается к нижней границе квадратичного участка. При среднем

45 ослаблении четырехполюсника 4 рабочая точка детектора 10 достигает нижней границы. По сигналу с выхода усилителя 12 на выходе генератора 1 устанавливается сигнал, при котором рабочие точки детекторов

50 3 и 10 устанавливаются на верхнюю границу квадратичного участка.

Сигнал Uioc выхода детектора 10 посту- пает через переключатель 11 на первый вход измерителя 13 отношений. Сигнал Ue с

55 выхода детектора 6 подается на второй вход измерителя 13 отношений. Сигнал 1Нз с учетом условия (1) калибровки имеет вид

,

(3)

где Ах - модуль коэффициента передачи четырехполюсника 4.

Значение Ах отсчитывается по шкале индикатора 14.

В режиме измерения больших ослаблений четырехполюсник 4 остается на прежнем месте, а переключатель 11 устанавливается во второе положение.

С увеличением ослабления четырехполюсника 4 рабочая точка детектора 9 движется к нижней границе квадратичного участка и достигает его при максимальном ослаблении.

Сигнал Ug с выхода детектора 9 поступает через переключатель 11 на первый вход измерителя 13 отношений. Сигнал Ue с выхода детектора 6 подается на второй вход измерителя 13 отношений. С учетом условия калибровки (2) сигнал на его выходе имеет вид

Ui3 Ui3 Ax/A3T.

Значение Ах отсчитывается по шкале индикатора 14.

В режиме измерения КСВ переключатель 11 устанавливается в третье положение и измеритель работает аналогично описанному выше. Сигнал U с выхода детектора 7 через переключатель 11 поступает на первый вход измерителя 13 отношений, сигнал Ue подается на второй его вход. С учетом условия калибровки (3) сигнал на выходе измерителя 13 отношений имеет вид

,

где Гх - модуль коэффициента отражения от входа исследуемого четырехполюсника 4.

Значение КСВ отсчитывается по шкале индикатора 14.

Из формулы (4) находят для Ах

Olg(U 13/ U 13)+1 01дАэт. (5)

Анализ выражения (5) показывает, что с введением в измеритель новых элементов и связей увеличивается диапазон измеряемых ослаблений на величину ослабления эталонного четырехполюсника.

Для выявления эффекта повышения точности в предлагаемом измерителе сравнивают его с известным.

Измерители группы Р2 (см. техническое описание, например, на измеритель Р2-65) измеряют ослабление до 30 дБ с погрешностью, определяемой по формуле

д 0,05АХ+ 0,35.

(6)

Измерение ослаблений выше 30 дБ невозможно, так как измеряемый сигнал соиз- мерим с уровнем шумов СВЧ детектора и погрешность измерения становится недопустимой.

С учетом выражения (5) для погрешности предлагаемого измерителя можно запи- сать

д ,05(Ах-Аэт)+ 0,35.

()

Графики зависимостей погрешностей 15 5д от величины измеряемых ослаблений, рассчитанные по формулам (6) и (7), приведены на фиг. 2, откуда следует, что введение в измеритель новых элементов и связей позволяет повысить точность измерений боль- 20 ших ослаблений, чем и достигается поставленная цель.

Из формул (6) и (7) следует, что при одинаковой погрешности измерения 5д (например, (5д 1,85 дБ) известный из- 25 меритель измеряет ослабления Ах 30 дБ, а предлагаемый Ах 55 дБ. При этом повышается эффективность использования аппаратуры.

30Формула изобретения

Панорамный измеритель коэффициента стоячей волны и ослаблений, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, направленный ответ35 витель падающей волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен первый детектор, направленный ответвитель отраженной волны, к выходу вторичного канала которого подсоединен второй детектор, а

40 выход основного канала является входом для подключения входа исследуемого четырехполюсника, а также третий детектор, переключатель, входами подключенный к выходам второго и третьего детектора, из45 меритель отношений, первым входом подключенный к выходу переключателя, а вторым к выходу первого детектора, усилитель, входом соединенный с первым входом измерителя отношений, а выходом подклю50 ченный к входу управления генератора качающейся частоты, панорамный индикатор, подключенный к выходу измерителя отношений, от л и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения больших

55 ослаблений, в него введены соединенные последовательно СВЧ-усилитель и четвертый детектор, а также делитель мощности, вход которого является входом для подключения выхода исследуемого четырехполюсника, первый выход подключен к входу

СВЧ-усилителя, второй выход соединен с входом третьего детектора, причем выход

четвертого детектора подключен к второму входу переключателя.

Измеритель относится к радиоизмерительной технике и может быть использован для автоматического измерения частотных III характеристик четырехполюсников с большим диапазоном ослаблений и КВС. Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1 качающейся частоты, направленный ответвитель 2 падающей волны, направленный ответвитель 3 отраженной волны, исследуемый четырехполюсник 4 и трехдецибельный делитель 5 мощности, а также первый 6 и второй 7 детекторы, последовательно соединенные СВЧ-усилитель 8 и четвертый детектор 9, третий детектор 10, вход которого подключен к второму выходу делителя 5, переключатель 11, входы которого подключены к выходам детекторов 10, 9, 7, а также усилитель 12, измеритель 13 отношений и панорамный индикатор 14. 2 ил. сл С

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Адб

Фиг. 2