Устройство для измерения коэффициента передачи СВЧ четырехполюсников Советский патент 1982 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициентов передачи двухвысокочастотных СВЧ четырехполюсников, работагацйх в широком, частотном диапазоне. Известен рефлектометр, содержащий два направленных ответвителя и две детекторных головки 1. Недостатками этого устройства являются неидентичность амплитудно - : частотных характеристик направленных ответвителей и детекторных головок, а также необходимость стабилизации мощности СВЧ генератора, что не обес печивает высокой точности измерений в широком диапазоне частот. Известно также устройство для измерения коэффциента пердачи СВЧ четырехполюсника, который содержит генератор СВЧ, управляемый аттенюатор, делитель и- сумматор мощности, два управляемых ключа, детектор, электронный коммутатор, блок автома тической регулировки мощности и индикатор. Сущность работы состоит в том, что опорный и измеряемый канал поочередно подключаются к детектору а вйходной сигнал детектора синхрон но коммутируется на систему автомат ческой регулировки мощности (АРМ) и индикатор. При перестройке частоты СВЧ генератора его мощность поддерживается постоянной системой АРМ около , некоторого среднего значения С2. Однако результат измерения зависит от непостоянства переходных затуханий делителя и сумматора мощности в диапазоне частот и от изменения мощности относительно среднего значения, что не обеспечивает точности измерений в рабочем диапазоне частот. Так, .погрешность измерения коэффициента передачи составляет ±0,1 дБ, что является -значительной в.еличйной даже для грубых измерений. Цель изобретения - повышение, точности измерения в широком диапазоне частот. Цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента передачи СВЧ четырехполюсников, содержащее индикатор, генератор СВЧ, выходом соединенный с входом делителя мощности,.два направленных ответвителя, два управляемых переключателя, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а входы - с соответствующими выходами первого направленного ответвителя, выход первого управляемого переключателя подключен к одной из входных клемм устройства, а выход второго управляемого переключателя с первым входом второго направленного ответвителя, второй вход которого подключен к другой входной клемме устройства, а первый выход к входу детектора, введены, два коммутируепых ключа, второй детектор и решающий блок, при этом вход коммутируемых ключей подключен к соответствующему выходу делителя мощности, управляющий вход коммутируемых ключей Соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход коммутируемых ключей соединен с соответствую1цим входом первого направленного ответвителя, второй выход второго направленного ответвителя, через второй детектор соединен с первым вхрдом решающего блока,второй вход которого подключен к выходу упомянутого детектора, а выход - к вХоду индикатора.

На чертеже приведена структурная схема устройства. I

Устройство содержит генератор СВЧ 1, делитель 2 мощности, коммутируемые ключи 3 и 4,четырехплечие направ ленные ответвители 5 и 9.,управляемые i .переключатели б и 7,измеряемый четырех-, полюсник 8, детекторы 10 и 11, решающий блок 12, индикатор 13, блок 14 управления и входные клеммы 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства происходит циклически в четыре такта и основана на поочередном переключении коммутируемых ключей 3 и 4 и управляемых переключателей б и 7, запоминании выходных напряжений детектор.ов 10 и 11 в каждом гакте и с обработкой этих напряжений в решающем блоке. Синхронное управление ключами З и 4 и переключателями б и 7 осуществляется от блока 14 управления. Открытое состояние клю чей 3 и 4 и переключателей Б и 7 осуществляется в следующей последовательности: 1 такт - 3 и б, П такт - 4 и б И такт - 3 и 7, 1у такт - 4 и 7. Коммутируемые ключи 3 и 4 осуществляют направленное подключение генератора СВЧ 1 к опорному и измерительному каналам. В измерительном канале включен измеряемый четырехполюсник с неизвестным коэффициентом пер.еяачи К, Управляемые переключатели б и 7 осуществляют поочередное подключение опорного и измерительного каналов к детекторам 10 и 11. Таким образом, за четыре такта работы ключей и переключатели на выходах детекторов 10 и 11 формируется и запоминается в решающем блске восемь сигналов.

В первом такте

1 Ч1о(ЕКт КзК5К(,К9)

( -, q-t-i(EK,.,.K,K )«

(U-l ) - м ,1 Во втором такте

(Uio)a qJEKJi K KUeKg ;

{li.- I ci/ V v L- i/V

(0,v)i qi;(E4 K9

В третьем такте

(J-fo )з ЧКхКд ) (°л) ).

в четвертом такте

TOM такте

q,o(EK; K4K5K-rKxK9 ft (10)+ }Ч.

(и)

где Кп коэффициент передачи сост.вующих блоков;

чизмеряемая величина, п - номер соответствующих б В решающем блоке проводится ботка полученных напряжений в ответствии со следующим математким выражением:

l 4rilVi 13Chl f /n.nn.tVi«

mo)44u.,kls

и -,.Ь ewTCN |(0,o)-((Uiok(u-n)i

К.,Ъ- ЬКх, к.

где b - коэффициент пропорциональности.

Выходной сигнсш устройства зависи от отношения коэффициентов передачи управляемых переключателей 6 и 7 в открытом состоянии и не зависит от мощности СВЧ генератора и частотных характеристик элементо.в СВЧ тракта.

. Погрешность измерения определяется только непостоянством отношения коэффициентов передачи управляемых переключатели б и 7 и не зависит от .величины измеряемого коэффциента передачи. Учитывая, что прямое ос;}абление ключей составляет 0,30,7 дБ, а разброс неи дентичности ослабления составляет доли от прямого ослабления, их отношение будет близкое к единице. Так, например, выпускаемых ключей типа Оскомина неидентичность коэффициентов передачи составляет ± 0,15 дБ, а их отношение 1,035. При эт.ом погрешность измерения ± 0,15 ДВ или ± 3,5% и не зависи т от величины измеряемого коэффициента передачи. Если подобрать идентичную пару управляемых ключей по затуханию, погрешность может быть сведена к нулю. Преимуществами предлага емого устройства являются более простой подбор ключей по затуханию (чем, например, подбор идентичных пар ответвитель-Г4етектор в существующих приборах типа рефлектометра Р2-23), технологичность изготовления, отсутствие регулировочны и настроечных элементов.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффи;иента передачи СВЧ четырехполгосников, содержащее индикатор, генератор СВЧ, выходом соединенный с входом делителя мощности, два направлен-ных-ответвителя два управляемых переключателя, управляющие входы которых соединены с соответствующими выхо дами блока управления, а входы - с соответствующими выходами первого направленного ответвителя, выход пер.вого управляемого переключателя подключен к одной из входных клемм устройства, а выход второго управляемого пареклю1атёля соединен с первым входом второго направленного ответвителя второй вход которого подключен к другой входной клемме устройства, а первый рыход - к входу детектора, о т|ПИ ч ающе е с я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне частот, в него введены два коммутируемых ключа, вто .рой детектор и решающий блок, при этом вход коммутируемых ключей подключен к соответствующему выходу делителя мощности, управляющий вход коммутируемых ключей соединен с соответствующим выходом блока управления, а выход коммутируемых ключей соединен с соответствующим входом первого направленного ответвителя, второй выход второго направленного ответвителя через второй детектор соединен с первым входом решающего блока, второй ход которого подключен к выходу упомянутого детектора, а выход - к входу индикатора. Источники информации, принятые BO внимание при экспертизе 1.Дворяшина Б.В. Радиотехническое измерение. М., 1978, с. 319. 2.Журнал Приборы и техника эксперимента, 6, 1979, с. 113 (прототип),