ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРЯМЫХ И ОБРАТНЫХ ПОТЕРЬ НЕВЗАИМНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ Советский патент 1970 года по МПК G01R27/28 

Невзаимные четырехполюсники, в которых использованы пpoдoльJГJ- и поперечно-намагниченные ферриты, получили широкое распространение в технике СВЧ как самостоятельные СВЧ-узлы, так. и в качестве составных элементов более сложмых узлов. Наиболее распространенными неззаимными четырехполюсниками являются ферритовые вентили ,и независимые ферритозые фазовращатели.

В известных измерителях по основному авт:. св. N° 171032 в кольцевую систему включены д,ва высокочастотных переключателя. К одним клеммам их подключают исследуемый невзаимный четырехполюсник, а к другим - произвольный четырехполюсник, потери которого одного порядка с потерями исследуемого четырехполюсника.

Однако известный измеритель имеет ряд недостатков. Он позволяет определять прямые рпр и обратные Ровр потери с точностью до потерь в переключателях. Для определения потерь в переключателях необходимо точно знать потери дополнительного взаимного четырехполюсника. Одновременное воспроизведение характеристик Рпр Робр в функции от частоты или напряженности управляющего магнитного поля невозможно из-за наличия третьего переключателя, коммутирующего энергию генератора.

устранение, во-первых, зависимости результатов измерения Рдр и pojp от потерь в переключателях и потерь дополнительного взаимного четырехполюсника и, во-вторых, обеспечение одновременного панорамного воспроизведения характеристик рпр и Робр

Для этого в предлагаемом измерителе вход измерительного тракта подключен к выходу генератора, выход измерительного тракта

и.меет согласованную нагрузку, к одним клеммам высокочастотных переключателей подключен исследуемый невзаимный четырехполюсник, а другие клзммы этих переключателей замкнуты накоротко.

Кроме того, между выходами кольцевого измерительного тракта и выходом генератора включено 3 дб гибридное соединение; в кольцевой измерительный тракт между общими клеммами высокочастотных переключателей и

ферритовыми вентилями включены четыре однонаправленных ответвителя с детекторными секциями, ориентированные попарно на парциальные волны, падающие на четырехполюсник и прощедщие через него. Выходы усилителей сигналов, снимаемых с детекторных секций, подключены ко входам измерителя сгтнощений через переключатель.

тиль 2, двухдетекторные датчики уровня мощности 3, 4, высокочастотные переключатели 5, исследуемый невзаимнын четырехполюсник 6, согласованная нагрузка 7, суммирующие каскады 8, усилители W, 11 и измеритель отнощений 12.

На фиг. 2 предстазлена функциональная схема предлагаемого измерителя, обеспечивающая возможность одновременного воспроизведения характеристик прямых и обратных потерь. В эгу сле.му включены свип-генератор J3, о об гииридное сос.ишение 14, ферритовые вентили 1и, направленные ответвители ;о, ирнс1гтировапные на волны, падающие на чеЧшрслиолюсник, направленные ответвители 1/, ориентированные на волны, прондедшие через четырелполюсник, высокочастотные переключатели 16, исследуемый невзаимный четырехнолюсник jy, детекторные секции 2U, усилители сигналов 1, 22, , i4, снимаемых с детекторных секций, и измеритель отношений 25.

х1редлагаемый измеритель работает следующим ооразом.

с/нергия генератора поступает в обычный измерительный тракт, оканчивающийся согласованной нагрузкой. Клеммы а и а переключателей у замкнуты накоротко (соединены отрезком тракта).

j: a3HOCTb показаний измерителя отношений при подключении переключателей к исследуелюму четырехполюснику и при коротком замыкании их будет paisHa искомой величине рпр об) или f5o6p i.oo), npti этом она не зависит от 1потерь в самих переключателях.

|11ри раздельпом измерении рпр или Робр нет неооходимости создания самого кольцевого измерительного теракта и двухкратного измерения пОказаний измерителя отношений после лредварительной Калибров1ки его на О д6.

Режиму измерения предшествует режим калибровки измерителя отношений. В этом режиме переключатели 5 устанавливаются в полол ения а и а , а входные сигналы измерителя отношений (при условии квадратичного детектирования) могут быть представлены на клемме в в виде Ui K.Pi, а на клемме г -

2 ,

где PI - величина мощности в измерительном тракте в месте расположения датчика уровня 3; К--коэффициент передачи системы 3-

8-10; К. - коэффициент передачи системы 4-

9-115п - суммарный коэффициент передачи

переключателей 5.

Изменением коэффициента усиления усилителей 10 или 11 измеритель отношений калибруется установкой на О дб. Это соответствует:

, т. е. ,

Если теперь переключатели 5 перевести в положения б и б , то входные сигналы измерителя отношений ока кутся равными на клемме в

Ui KP,

на клемме г U

iJ2 ,,,(1)

где в общем случае . Измеритель отношений (если его шкала нроградуирована в do) даст показание, разное следующему выражению:

Л/оf f

10 Ig -4- - 10 Ig 2)

/С

,

или с учетом (2) получаем

,(3/

т. е. отсчет по шкале измерителя отношений является искомой величиной |3пр (дб).

Если исследуемый четырехнолюсник переориентировать или изменить направление управляющего магнитного поля (при наличии

электромагнита), то описанная методика позволит измерить jioep (5б).

Таким ооразом, предлагаемый измеритель позволяет не только устранить зависимость результатов измерения рпр и Робр от потерь в

переключателях и исключить необходимость использования дополнительного четырехполюсника, по и значительно упростить как саму функциональную схему, так и методику измерения.

Автоматизация процесса измерения рпр и (одновременное панорамное воспроизведение характеристик рпрИ,обр) достигается следующим образом:

1.Одновременным распространением СВЧэнергии через исследуемый четырехполюсник

в двух противоположных направлениях.

2.Использованием информации о параметрах этих парциальных волн на входе и выходе четырехполюсника для целей измерения

пр и обрДля выполнения нервого условия необходим кольцевой измерительный тракт, в котором к выходу генератора должно быть подключено 3 д6 гибридное соединение, обеспечивающее одновременную запитку кольца с противоположных концов. Выделение же информации о параметрах парциональных волн обеспечивается применением в качеегве датчиков уровня мощности четырех сднонаправленных или двух двунаправленных ответвителей.

Ферритовые вентили для энергии генератора включены в прямом направлении, а для парциальных волн, прошедших через четырехполюсник, - в обратном.

Это исключает циркуляцию энергии- по измеритальному кольцу и связанные с ней погрешности измерения.

ление сигналов, пропорциональных при квадратном детектировании мощностям каждой парциальной волны на входе и выходе четырехполюсника. После этого необходимо использовать информацию о величинах этих сигналов для измерения рпр и р обрМетодика измерения следующая. Режиму измерения предшествует режим калибровки измерителя отношений. В этом режиме переключатели 18 находятся в положениях а и а , а измеритель отношений с помощью переключателя 26 поочередно подключается к выходам усилителей 2i, 22 и 23, 24. .Сигналы на клеммах виг (как и в предыдущем случае) определяются выражениями (1), если ослабление первичного канала левого ответвителя 17 учесть в величине ц. переходные ослабления левого ответвителя 16 и правого ответвителя 17 --в величинах К. и К..

Изменением коэффициента усиления одного из усилителей 21 или 23 измеритель отношений калибруется на О дб. Аналогичны рассуждения и в отношении сигналов на клеммах д и е, причем в этом положении переключателя 26 измеритель отношений калибруется изменением коэффициента усиления одного из усилителей 22 и 24.

Если теперь переключатели 18 перевести в положения б и б , то показания измерителя отношений в зависимости от положения переключателя 26 будут соответствовать р „р ) или Робр (б). Подачей выходного напряжения измерителя отношений на отклоняющие пластины ЭЛТ, обеспечивается панорамное воспроизведение характеристик р„р или Робр в функции от частоты или напряженности управляющего магнитного поля. Для одновременного воспроизведения этих характеристик переключатель 26 выполаяют в виде электронного коммутатора.

При использовании двунаправленных ответвителей общее число отзетствителей может быть уменьшено до двух.

Предмет изобретения

1.Измеритель пря.мых и обратных потерь невзаимных четырехполюсников по авт. св.

№ 171032, отличающийся тем, что, с целью устранения зависимости результатов измерения от потерь в высокочастотных переключателях, вход измерительного тракта подключен

к выходу генератора, выход измерительного тракта имеет согласованную нагрузку, к одним клеммам высокочастотных переключателей подключен исследуемый невзаимный четырехполюсник, а другие клеммы этих переключателей замкнуты накоротко (соединены отрезком тракта).

2.Измеритель, по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного воспроизведения характеристик

прямых и обратных потерь, между входами кольцевого измерительного тракта и выходом генератора включено 3 дб гибридное соединение, в кольцевой измерительный тракт между общими клеммами высокочастотных переключателей и ферритовыми вентилями включены четыре однонаправленных ответвителя с детекторными секциями, ориентированные попарно на парциальные волны, падающие на четырехполюсник и прошедшие через него, а

выходы усилителей сигналов, снимаемых с детекторных секций, подключены ко входам измерителя отношении через переключатель.

Фиг.2