Измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников Советский патент 1982 года по МПК G01R27/32 

вающего вентиля, направленного ответ вителя падающей волны,направленного ответвителя прошедшей волны и волновод ного переключателя, при этом между вторыми плечами волноводных переключателей включен отрезок линии передачи, а третьи плечи служат для подключение исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника, к вторичным плечам направленных ответвителей падайщей и прошедшей волн подключены усилители, а управляющий вход управляемого переключателя соединен с блоком управления, введены цифровой арифметический блок с цифровым табло отображенкя и блок гашения лу ча, выход которого подключен к модулятору яркости электроннолучевой тру ки, при этом выходы усилителей соединены с входами цифрового арифметического блока, выход которого подклю чен к вертикально отклоняющим пласти нам электроннолучевой трубки, а блок управления дополнительно соединен с цифровым арифметическим блоком, блоком гашения луча и входом остановки качания генератора качающейся частоты. На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя. Измеритель ослаблений и вертильного отношения линейных невзаимных сверхвысокочастотных четырехполюсников содержит генератор 1 качающейся частоты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими пластинами элек роннолучевой трубки 2, а к его выходу через управляемый переключател 3 подключены две цепи i и 5 из посл довательно соединенных развязывающе го вентиля 6, направленного ответви теля 7 падающей волны,направленного ответвителя В прошедшей волны и вол новодного переключателя 9 а также отрезок 10 линии передачи, включенный вторичными плечами волнов ных переключателей 9, третьи плечи которых служат для подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсн ка П, усилители 12-15, подключенны соответственно к вторичным плечам направленных ответвителей 7 и 8 па дающей и прошедшей волн, цифровой арифметический блок 1б с цифровым табло 17 отображения, электронным коммутатором 18, логарифмическим аналого-цифровым преобразователем 19, арифметическим вычислителем 20 с памятью и цифроаналоговым преобразователем 21, блок 22 гашения лума, выход которого подключен к модулятору яркости электроннолучевой трубки 2, и блок 23 управления, соединенный с управляющим входом управляемого переключателя 3, с цифровым арифметическим блоком 1б, блоком 22 гашения луча и входом остановки качания генератора 1 качающейся частоты, при этом выходы усилителей 12-15 соединены с входами цифрового арифметического блока 1б, Устройство работает следующим образом. В режиме капибоовки измеритель переключается на ручной режим работы, генератор 1 устанавливается на среднюю частоту рабочего диапазона частот, с помощью волноводных переключателей 9 в измерительный тракт включается отрезок 10 линии передачи, электронный коммутатор 18 .устанавливается в такое положение, при котором к входам логарифмического аналого-цифрового преобразователя 19 подключены выходы усилителей 12-15, а управляемый переключатель 3 устанавливается в такое положение, при котором в измерительном тракте распространяется прямая СВЧ-волна, которая с выхода генератора 1 через управляемый переключатель 3 развязывающий вентиль 6 цепи ч проходит через основные каналы направленных ответвителей 7 и 8 и волноводный переключатель 9 цепи k, отрезок Ш линии передачи, волноводный переключатель 9 и основные каналы направленных ответвителей 8 и 7 цепи 5 и поглощается развязывающим вентилем 6 цепи 5. При этом на выходе усилителя 12 при квадратичном детектировании появляется сигнал ., где Р - уровень СВЧ-мощности на входе направленного ответвителя 8 цепи 4, К - коэффициент, включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 7 цепи , коэффициент передачи его детектора и коэффициент передачи усилителя 12, На выходе усилителя 15 появляется сигнал , , потери СВЧ-мощности в волноводных переключателях 9, S - потери СВЧ-мсндности в направленном ответвителе 8 цепи Ц вследствие его конечной направленности и в соединениях между элементами измерительного тракта; К - коэффициент, включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 8 цепи 5, коэффициент передачи его детектора и исходный коэффициент передачи усилителя 15. При этом потери СВЧ-мощности в отрезке 10 линии передачи пренебрежимо малы. Регулировкой коэффициента передачи усилителя 15 добиваются показаний на цифровом табло 17 и экране электроннолучевой трубки 2, при этом на выходе усилителя 15 появляется сигнал ) К .К , где введенный в усилитеТ- п ле 15 коэффициент пе редачи. На втором этапе калибровки с помо щью электронного коммутатора 18 к входам арифметического аналого-цифро вого преобразователя 19 подключаются выходом усилители 13 и 1, а управляемый переключатель 3 устанавливается в положение, соответствующее распространению в измерительном трак те обратной СВЧ-волны. При этом СВЧ- энергия поступает через управляемый переключатель 3, развязывающий вентиль 6 цепи 5, проходит последовател но основные каналы направленных ответ вителей 7 и 8 и волноводного переключателя 9 цепи 5, отрезок 10 линии передачи, волноводный переключатель 9 и основные каналы направленных ответвителей 8 и 7 цепи и поглощается развязывающим вентилем 6 цепи В этом случае на выходе усилителя 13 появляется сигнал (,, где РП - уровень мощности обратной СВЧ-волны на выходе направленного ответвителя 7 цепи 5; 1 т, коэффициент включающий в себя переходное ослабление направленного ответвителя 7 цепи 5, коэффициент передачи его детектора и коэффициент передачи усилителя 13 14 появляетА на выходе усилителя где S - по5„-5.Рг ся сигнал , П 1 СВЧ тери СВЧ мощности в направленном от ветвителе 8 цепи 5 вследствие его конечной направленности и в соединениях между элементами измерительного 9 3 Тракта, К - коэффициент, учитывающий переходное ослабление направленного ответвителя 8 цепи Ц, коэффициент передачи его детектора и исходный коэффициент передачи усилителя k, Регулировкой коэффициента передачи усилителя 14 добиваются показаний на цифровом табло 17 и экране электроннолучевой трубки 2. Тогда на выходе усилителя 14 появляется сигнал U,.K.S,-S введенный - Кч-З -З в усилителе 14 коэффициент передачи. На этом процесс калибровки заканчивается. В режиме измерения с помощью волноводных переключателей 9 в измерительный тракт включается исследуемый невзаимный сверхвыСокочастотный четырехполюсник 11, измеритель переключается на автоматический режим с частотой F на управляющий вход управляемого переключателя 3. С этой же частотой осуществляется управление электронным коммутатором 18, Верхний предел F выбирается из соотношения F «20Fn, где частота амплитудной модуляции СВЧ-сигнала, а нижний предел - из условия , где п заданное число точек отсчета в полосе качания, F - частота качания генератора 1 качающейся частоты. Работу измерителя рассмотрим на примере измерения прямых ослаблений. После окончания переходных процессов измерителя блок 23 управления выдает сигнал на остановку качания частоты генератора 1 и сигнал начала измерений на аналого-цифровой преобразователь 19. При этом на его входы подаются сигналы с выходов усилителей 12 и 15, которые имеют вид и,К,-Р, .К,.5п. 5(Ь„р-Р, Ki-Onp-Pf где fbpip- измеряемое на данной частоте прямое ослабление. Входящий в состав аналого-цифрового преобразователя 19; управляемый , ттенюатор ослабляет сигнал U до величины UlJL, причем ослабление управ яемого аттенюатора равно (5цр. При том значению измеряемого ослабления тавится в соответствие цифровой код акой, что десятичное число, соотетствующее этому коду, равно M 20lgft p . 7 Режим измерения обратных ослаблений ft-jc проходи т идентично, при этом положения управляемого переключателя 3 и электронного коммутатора 18 изменяются на противоположныв.Цифровые коды ,соответствующие прямым и обратным ослаблениям, запо минаются в регистрах памяти арифметического вычислителя 20, в котором по сигналу, поступающему от блока 23 управления, осуществляется выполнение арифметической операции вычисления вентильного отношения В по формуле Цифровой код, соответствующий значению вентильного отношения В, также запоминается в регистре памяти. Затем по сигналу, поступающему от блока 23 управления, эти три циф ровых кода поступают последовательно на вход цифроаналогового преобра зователя 21, на выходе которого появляются три последовательных импульса равной .длительности с амплитудой, пропорциональной измеряемы параметрам , ъ , В на данной частоте. В момент появления каждого из этих трех импульсов на выходе цифроаналогового преобразователя 21 по сигналу с блока 23 управления, блок 22 гашения луча снимает запирающее напряжение с модулирующего электрода электроннолучевой трубки на вертикально отклоняющие пластины которой с выхода цифроаналогового преобразователя 21 подается напряжение, пропорциональное значению измеряемого параметра, а на горизон тально отклоняющие пластины подается в это время напряжение с выхода генератора 1, пропорциональное частоте СВЧ-сигнала, на которой производится измерение. Таким образом, на экране электро нолучевой трубки 2 получается светя щаяся точка, положение которой определяется по вертикальной оси коор динат значением измеренного парамет ра, а по горизонтальной оси координат - частотойСВЧ-сигнала, на котор это измерение выполняется. Затем цикл измерений повторяется при другой частоте СВЧ-сигнала. Автоматическая перестройка генератора 1 в полосе частот позволит наблюдат на экране электроннолучевой трубки 8 ри характеристики (, (f) , flgg:4((f), (f), состоящее из светяихся точек. После записи в регистры памяти рифметического вычислителя 20 значений измеренных параметров они вычисляются на цифровом табло 17. Однако при большом количестве точек отсчета и сравнительно высокой частоте качающего напряжения снять показания цифрового табло 1 невозможно. 8 этом случае на цифровой выход арифметического вычислителя 20 необходимо подключать быстродействующее цифропечатающее устройство. Таким образом предлагаемый измеритель по сравнению с известным имеет более высокую точность, которая достигается, во-первых, временным разделением каналов прямой и обратной волны и, во-вторых, введением цифровой обработки измерительной информации, что, в свою очередь, приводит к возможности панорамного наблюдения одновременно частотных зависимостей трех измеряемых параметров. формула изсйретения Измеритель ослаблений и вентильного отношения линейных невзаимных сЕзерхвысокочастотных четырехполюсников, содержащий генератор качающейся частоты, выход развертки частоты которого соединен с горизонтально отклоняющими п;1астинами электроннолуче- . вой трубки, а к его выходу через управляемый переключатель подключены две цепи из последовательно соединенных развязывающего вентиля, направленного ответвителя падающей волны, направленного ответвителя прошедшей волны и волноводного переключателя, при этом между вторыми плечами волноводных переключателей включен отрезок линии передачи, а третьи, племи слумат длп подключения исследуемого линейного невзаимного сверхвысокочастотного четырехполюсника, к вторичным плечам направленных ответ вителей падающей и прошедщей волн подключены усилитедпи, а управляющий вход управляемого переключателя соединен с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью одновременного наблюдения частотных зависимостей измеряемых величин и повышения точности, в него введены цифровой арифметический блок с цифровым табло; отображения и блок гаше ния луча, выход которого подключен модулятору яркости электроннолучево трубки, при этом выходы усилителей соединены с входами цифрового арифметического блока, выход которого подключен к вертикально отклоняющим пластинам электроннолучевой трубки, а блок управления дополнительно сое2310динен с цифровым арифметическим блоком, блоком гашения луча и входом остановки ka4aHHfl генератора качающейся частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2бЙб53/18-09, кл. G 01 R 27/28, 10.05.78. (прототип).