Устройство для измерения комплексныхСОпРОТиВлЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

1

Изобретение относится к технике измерений импедансов антенно-фидерного тракта и антенн.

Известно устройство для измерения комплексных сопротивлений, содержащее генератор, индикатор и неуравновешенный мост с подобранными сопротивлениями плеч, позволяющий по трем измерениям модуля коэффициента отражения определить графоаналитическим способом активную и реактивную составляющие комплексного сопротивления 1.

Недостатком устройства является низкая точность измерения в щироком диапазоне частот из-за несбалансированности моста,

Целью изобретения является повышение точности измерений модуля коэффициента отражения в широком диапазоне частот.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор, неуравновешенный мост, составленный из двух последовательно соединенных резисторов, первый из которых одним из выводов соединен с подвижным контактом двухпозиционного переключателя, три первых неподвижных контакта которого через соответствующие три резистора соединены с вторыми неподвижными контактами переключателя, второй подвижный контакт которого соединен с корпусом устройства, с первым выводом

конденсатора и с подвижным контактом коммутатора, неподвижный контакт которого соединен с вторым выводом конденсатора и с одним из входов устройства, второй вход которого подключен к второму выводу второго резистора и индикатор, одним из входов подключенный в точке соединения двух резисторов, а вторым входом - к корпусу устройства, введены второй переключатель, управляемый делитель напряжения, усилитель, вход источника опорного напряжения, трансформатор тока, элемент сравнения, элемент обратной связи и кнопка управления, при этом один из выводов первого упомянутого резистора соединен с одним из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, второй вывод которой подключен к второму входу устройства и к подвил ному контакту второго переключателя, неподвижный контакт которого соединен с корпусом устройства, а обмотка возбуждения трансформатора тока одним из выводов через балластный резистор соединена с корпусом устройства, а другим выводом через усилитель - с выходом управляемого делителя напряжения, вход которого подключен к выходу генератора, а управляющий вход делителя напряжения соединен с выходом элемента сравнения, один из входов которого подключен к входу источника

опорного напряжения, второй вход - к кнопке управления, а третий вход через элемент обратной связи соединен с выходом индикатора, выполненным регулируемым, при этом индикатор выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, преобразователя частоты, вторым входом подключенного к выходу гетеродина, усилителя промежуточной частоты, детектора, ограничителя напряжения и схемы запоминания и кодирования, а вторичная обмотка трансформатора тока выполнена с симметричным выходом в виде короткозамкнутого узла, размещенного внутри ферритового тороидального сердечника с размеш,енной на нем обмоткой возбуждения, заключенной в электростатический экран.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 показан графоаналитический способ определения комплексного сопротивления.

Устройство содержит управляемый делитель напряжения 1, широкополосный усилитель 2, элемент сравнения 3, трансформатор тока 4, схему неуравновешенного моста 5, усилитель 6, преобразователь частоты 7, усилитель промежуточной частоты 8, детектор 9, элемент обратной связи 10, ограничитель напряжения 11, схему запоминания и кодирования 12, генератор рабочей частоты 13, гетеродин 14, кнопку управления 15, двухпозиционный переключатель 16, коммутатор 17, второй переключатель 18, резисторы 19-21, балластный резистор 22, конденсатор 23, индикатор 24, вход 25.

Устройство работает следующим образом.

Перед каждым измерением модуля коэффициента отражения измерительный вход 26 неуравновешенного моста 5 закорачивается вторым переключателем 18 на корпус. При нажатии кнопки 15 высокочастотное напряжение с генератора 13 поступает на схему моста 5 и регулируется до тех пор, пока на мосте не установится заданное значение нанряжения, соответствующее модулю коэффициента отражения, равного единице (полное отражение).

После установки заданного уровня напряжения в генераторной диагонали моста 5 измерительный вход 26 последнего отключается переключателем 18 от корпуса и подключается к измеряемому сопротивлению 27, например, входу фидера с антенной.

Измерению модуля коэффициента отраженин производится при различных величинах сопротивления R коммутируемого плеча моста 5.

Измерение модуля коэффициента отражения производится также с включенным последовательно с измеряемым сопротивлением 27 конденсатором 23 и одним из резисторов коммутируемого плеча R.

Выходное напряжение в индикаторной диагонали моста 5 преобразователем частоты 7 трансформирз ется по частоте в промежуточную частоту, усиливается усилителем промежуточной частоты 8 и детектируется амплитудным детектором 9.

Выпрямленное детектором 9 напряжение одновременно поступает по цепи обратной связи 10 на элемент сравнения 3 и через ограничитель 11 - на схему запоминания и кодирования 12. В качестве гетеродина 14 преобразователя 7 используется генератор, перестраиваемый одновременно с изменением рабочей частоты основного генератора 13, частота которого ниже на величину промежуточной частоты усилителя промежуточной частоты 8.

Данные измерений трех значений модуля коэффициента отражения используются для определения комплексного сопротивления графоаналитическим способом.

Графический метод определения комплексного сопротивления с использованием неуравновешенного моста основан на использовании плоскости комплексного сопротивления (Ri±jx), на которой построены окружности равного модуля коэффициента отражения (Fi), (Г2) относительно заданных величин волновых сопротивлений i и 2, включаемых в плечо 21 моста (фиг. 2).

Комплексное сопротивление определяется по трем измеренным значениям модуля коэффициента отражения (Fi), (F2) и (Fs), принадлел :ащих соответственно трем окружностям постоянного модуля коэффициента отражения, построенных на плоскости ) относительно сопротивлений i

и .

Два значения коэффициента отражения, например, (Fi) и (F2), измеряются при двух различных дискретных значениях сопротивления коммутируемого плеча 21, т. е.

iilL .|г 1 ,

riL 2 2 I I

м.

1Г

2

Z. гЛо

где

Б - нанряжение на генераторном

входе моста 5;

- измеряемое комплексное сопротивление.

Третье значение измеряемого напряжения

х 2

|Гз1 Zj. - .Хдод +

измеряется с одним из дискретных значений сопротивления R коммутируемого плеча, но одновременно с дополнительной емкостью, включаемой последовательно с измеряемым сопротивлением. Признаком знака реактивной составляющей измеряемого сопротивления является уменьшение (при индуктивном характере) или увеличение (при емкостном характере) напряжения в

индикаторной диагонали по сравнению с величиной измеренного напряжения без дополнительной емкости.

Погрешность измерения коэффициента отражения при выполнении узла вторичной обмотки трансформатора тока в виде тонкого круглого диска с отношением длины к диаметру 0,2 и индуктивностью около 0,2 НГН составит не более 2%.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения комплексных сопротивлений, содержащее генератор, неуравновешенный мост, составленный из двух последовательно соединенных резисторов, первый из которых одним из выводов соединен с подвижным контактом двухпознционного переключателя, три первых неподвил ных контакта которого через соответствующие три резистора соединены с вторыми неподвижными контактами упомянутого переключателя, второй подвижный контакт которого соединен с корпусом устройства, с первым выводом конденсатора и с подвижным контактом коммутатора, неподвижный контакт которого соединен с вторым выводом конденсатора и с одним из входов устройства, второй вход которого подключен к второму выводу второго резистора, и индикатор, одним из входов подключенный к точке соединения двух резисторов, а вторым входом - к корпусу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений модуля коэффициента отражения в широком диапазона частот, в него введены второй переключатель, управляемый делитель напряжения, усилитель, вход источника опорного напрял ения, трансформатор тока, элемент сравнения, элемент обратной связи и кнопка управления, при этом один из выводов первого упомянутого резистора соединен с одним из выводов вторичной обмотки трансформатора тока, второй вывод которой подключен к второму входу устройства и к подвижному контакту второго Переключателя, неподвижный контакт которого соединен с корпусом устройства, а обмотка возбуждения трансформатора тока одним из выводов через балластный резистор соединена с корпусом устройства, а другим выводом через усилитель - с выходом управляемого делителя напряжения, вход которого подключен к выходу генератора, а управляющий вход делителя напряжения соединен с выходом элемента сравнения, один из входов которого подключен к входу источника опорного напряжения, второй вход - к управления, а третий вход через элемент обратной связи соединен с выходом индикатора, выполненным регулируемым.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что индикатор выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты, детектора, ограничителя напряжения и блока запоминания и кодирования, при этом второй в.код преобразователя частоты соединен с выходом гетеродина.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что вторичная обмотка трансформатора тока выполнена с симметричным выходом в виде короткозамкнутого узла, размещенного внутри феррнтового тороидального сердечника с размещенной на нем обмоткой возбуждения, заключенной в электростатический экран.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство № 124533, кл. G 01R 27/02, 1965 (прототип).

5