Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности Советский патент 1981 года по МПК G01R21/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ изобретение относится к радиотехнике, может использоваться в системах контроля и регулирования малой, мощности сверхвысоких частот (СВЧ). По основному авт.св.СССР 637681 известно устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности, содер жащее источник измеряемой мощности и индикатор, выполненный в виде частотомера, перестраиваемый автогенератор, который подключен к источнику измеряемой мощности и частотомеру через развязывгиощий элемент 1. Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения. Цель изобретения - повьлшение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности, содар жащее источникизмеряемой мощности индикатор, выполненный в виде часто томера, перестраиваемый автогенератор, который подключен к источнику измеряемой мощности и частотомеру ч рез развязывающий элемент, введены последовательно соединенные сверхвы сокочастотный усилитель, трехплечны переключатель и калиброванный переменный аттенюатор, измеритель мощно

МОЩНОСТИ ти, а между выходом источника измеряемой мощности и входом развязывающего элемента включен четырехплечный переключатель, к другому выходу которого подключен вход сверхвысокочастотного усилителя, а к другому входу - выход калиброванного переменного аттенюатора, при этом к свободному плечу трехплечного переключателя подключен измеритель мощности. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 измеряемой мощности, четырехплечный переключатель 2, развязывающий элемент 3, перестраиваемый автогенератор 4, сверхвысокочастотный усилитель 5, трехплечный переключатель 6, калиброванный.переменный аттенюатор 7, частотомер 8, измеритель 9 мощности. Устройство работает следующим образом. Измерение мощности предлагаемым устройством производится в три этапа. На первом этапе мощность Р с источника 1 измеряемой мощности через четырехплечный переключатель 2 и развязывающий элемент 3 подается на перестраиваемый автогенератор 4. По частоте под воздействием управляющего воздействия А и на некоторой частоте к происходит явление синхронизации (скачок частоты до значения частоты измеряемого сигнала).Указанная частота lu фиксируется частотомером b на уровне Рд мощности перестраиваемо го автогенератора 4, которая подается на него через развязывающий элемент 3. На.втором этапе работы устро ства та же мощность Р через четырех плечный переключатель 2 поступает на СВЧ усилитель 5, где минимальный уровень Р усиливается до величины превышающей Р. Усиленный сигнал через трехплечный переключатель б подается на измеритель 9 мощности, где точно измеряется его значение Р. Отметим, что к СВЧ усилителю 5 предъ является лишь одно существенное требование - достаточность коэффициента усиления К (Условие достаточности Pxmin -f РО) Остальные существенные требования: частотная неравно мерность, долговременная нестабильность коэффициента усиления и др. на точность измерения мощности (в данном случае) влияния не оказывают.Более того, для более высокого значения Р, СВЧ усилитель 5 может работат в режиме насыщения, т.е. фактическое условие работоспособности устройства - Pjirnin / РО повышение точности обеспечивается высокой точностью измерителя 9 мощности (на относительно высоком уровне мощности) и калиброванным переменным аттенюатором 7. После этого, т.е. на третьем этапе, мощность Ру нерез трехплечный переключатель 6, через калиброванный переменный аттенюатор 7, четырехплечный переключатель 2 и развязывающий элемент 3 подается на перестраиваемый автогенератор 4 (частота его сво бодных колебаний (V соответствует моменту вхождения в синхронизм с час тотой измеряемого сигнала, уровнем Pj() . Уменьшая затухание калиброванного переменного аттенюатора 7 от первоначально установленного максимального значения (чему соответствует уровень мощности, меньший мини- мального значения измеряемой мощности РХ , и при котором не может практически проявитыря явление синхронизации) до значения, при котором IJOBторно произойдет синхронизация на той же частоте. Учитывая, что за все время измерения (вернее за последние два этапа) параметры перестраиваемо го автогенератора 4 не изменились (на несколько секунд, необходимых для двух этапов, параметры перестраи ваемого автогенератора, т.е. частота, мощность, добротность и т.п. могут практически измениться на величи ну, не более 10--) измеряемая мощность РХ определится по формуле: PV/N где N;( - калиброванный коэффициент передачи переменного аттенюатора в момент повторной синхронизации перестраиваемого автогенератора. Реальный динамический диапазон калиброванного переменного аттенюатора 7 может достигать значения 40-60 дБ, чему соответствует погрешность S NX 0,2 дБ (например, стандартные аттенюаторы типа ДЗ). Принимая погрешность вспомогательного измерителя 9 мощности 10%, т.е. 0,45 дБ, общая максимальная погрешность измерения будет порядка 0,6 дБ при чувствительности до 10 Вт. Предлагаемый измеритель малой мощности при высокой чувствительности, соизмеримой с чувствительностью измерительных приемников, например, типа П5-7Б, имеет погрешность измерения, приближающуюся к погрешности известных измерителей мощности СВЧ малого уровня. Конструкция предлагаемого устройства может быть получена путем механической стыковки известного устройства по основному авторскому свидетельству с вновь введен ными широко известными элементами, т.е. без общей настройки и калибровки. При этом существенно упрощаются требования к частотомеру, который в сущности выполняет роль вспомогательного (промежуточного) индикатора, что приводит к упрощению конструкции устройства в целом. Кроме того, расширяется динамический диапазон измерителя в сторону больших уровней, так как момент фиксации синхронизма может (без ущерба понижения точности) быть уже на нелинейном участке . зависимости (х,К), т.е. вместо условия (по авт. св. 637681) РО РХ здесь применимо условие РХ формула изобретения Устройство для измерения сверхвысокочастотной мощности по авт. св. СССР № 637681, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены последовательно соединенные сверхвысокочастотный усилитель, трехплечный переключатель и калиброванный переменный аттенюатор, измеритель мощности, а между выходом источника измеряемой мощности и входом развязывающего элемента включен четырехплечный переключатель, к другому выходу которого подключен вход свеЕ)хвысокочастотного усилителя, а к другому входу выход калиброванного переменного аттенюатора, при этом к свободному плечу трехплечного переключателя подключен измеритель мощности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 637681, кл. G 01 R 21/04, 1976 .(прототип).