Измеритель S-параметров линейных сверхвысокочастотных четырехполюсников Советский патент 1982 года по МПК G01R27/04 

ленного ответвителя, два выходных плеча которого подключены соответственно ко входам третьего направленного ответвителя, а к трем другим выходным плечам симметричного двойного направленного ответвителя подсоединены соответственно второй, третий и четвертый двухпоэиционные согласованные аттенюаторы, при этом выходы второго и четвертого двухпозицнонных согласованных аттенюаторов являются входами для подключения исследуемого линейного сверхвысокочастотного двухполюсника, выход третьего двухпозиционного согласованного аттенюатора коротко замкнут, а управляющие входы двухпозиционных согласованных аттенюаторов и выход дополнительной измерительной головки подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока.

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель S-параметров линейных сверхвысокочастотных четырехполюсников, содержит генератор 1 сверхвысокочастотных сигналов, к выходу котот рого подключен первый синфазный делитель 2 мощности, а также второй и третий синфазные делители 3 и 4 мощности и направленные ответвители 57, причем к выходам направленного ответвителя 5 подключены соответственно измерительные головки 8 и 9, к выходам направленного 6 ответвителя подсоединены соответственно измерительные головки 10 и 11, выходы синфазного делителя 4 мощности подсоединены соответственно к первым входам направленных ответвителей 5 и б, выходы направленного ответвителя 7 подключены соответственно ко вторым входам направленных ответвителей 5 и б, а выходы измерительных головок 8-11 подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока 12, соединенного также с генератором 1 сверхвысокочастотных сигналов, дополнительную измерительную головку 13, симметричный двойной направленный ответвитель 14 и четыре двухпозиционных согласованных аттенюатора 15 - 18, первый выход синфазного делителя 2г мощности через синфазный делитель 3 мощности и двухпозиционный согласованный аттенюатор 15 соединен со входом синфазного делителя 4 мощности, ко второму выходу синфазного делителя 2 мощности подключена дополнительная измерительная головка 13, второй выход си(фаэного делителя 3 мощности соединен со входным плечом симметричного двойного направленного ответвителя 14, два выходных плеча которого подключены соответственно ко входам направленного ответвителя 7, а к

трем другим выходным плечам симметричного двойного направленного ответвителя 14 подсоединены соответственно двухпозиционные согласованные аттенюаторы 16 - 18, при этом выходы двухпозиционных согласованных аттенюаторов 16 и 18 являются ВХОДс1МИ для подключения исследуемого линейного сверхвысокочастотного двухполюсника 19, выход двухпозиционного согласованного аттенюатора 17 коротко замкнут, а управляющие входы двухпозиционных согласованных аттенюаторов 15 - 18 и выход дополнительной измерительной головки 13 подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока 12.

Определение S-параметров исследуемого линейного сверхвысокочастотного четырехполюсника 19 производится следующим образом.

Вначале производится калибровка устройства в режиме короткого замыкания (полностью открыт двухпозиционнь1й согласов-анный аттенюатор 17, а остальные три максимально закрыты). Все измерительные головки 8,9,10,11 и 13 в идеальном случае должны показывать одинаковый уровень мощности Р/;| Р(( Р5..а . в реаль-ном случае (допусковьГй разброс и неидентичность каналов) производится запоминание зависимости показания от частоты, учитывающее также и частотную зависимость выходной мощности генератора 1 сверхвысокочастотных сигналов.

Следующим шагом является калибровка устройства в режиме согласованной нагрузки, двухпозиционные согласованные аттенюаторы 16 - 18 максимально закрыты, а начальный уровень двухпозиционного согласованного аттенюатора 15 устанавливается и фиксируется таким, чтобы измерительные головки 8, 9, 10, 11, 13 показывали такой Же уровень, как в случае калибровки по короткомузамыканию, т.е. P р( р(| Р( dPK.

Если Симметричный двойной направленный ответвитель 14 делит мощность, поступающую на его вход от генератора 1, на три равные части, то начальный уровень двухпозиционного согласованного аттенюатора 15 равен 6,5 дБ. Допусковый разброс и частотная зависимость неидентичности каналов также, как и в первом шаге, запоминсоотся вычислительнопрограммирующим блоком 12 в виде поправок к среднему значению мощности, измеренной при калибровках, и учитываются -при последующих измерениях.

Затем определяют S (реальную и мнимую части), для чего измеряют мощности Р(,, Р Р | и при следующих положениях двухпозиционных согласованных аттенюаторов: аттенюатор 16 открыт, аттенюаторы 18 и 17 полностью закрыты, а аттенюатор 15 установлен на начальный уровень, определенный и зафиксированный в предыдущем шаге. , р . - Аналогично определяют S,2.a Р этом положении аттенюаторов 15 и 17 остаются такими же, как в предыдущем третьем шаге, а аттенюаторы 16 и 18 переходят в другое положение (аттенюатор 16 полностью , а аттенюатор 18 открыт) РУ - - РЧ- Р .Для нахождения оставшихся четырех (в общем случае невзаимного четырех полюсника 19) неизвестных: I S,

ага p(f. Олта) (П и}р(5). pf- р(5)- a(pf-

г-Гг )Р -CV5-t)pf. pf- (р ,) .,

5-)l:Mnr2p((im)pf-(r7-i)p(f.pf-pf- P p(:y

pf,- (-f.-r2;p f-(V2M) . . a(

i p(b) () Р з+ТУ ()oLP;, P

4clP,

:(l o(5) 0(5) „(7)

(bl(V2-i;p7l p(f4pf-p(Uv5otP,-P,.P

3JJTlKTii

4olP.,

vi p(w. (yi. 1) p(i p(ff;. p(5, y (v5-i)oLPK-

atx

vip,,- p 5-vi p

1v

AdLPw

Данное устройство имеет простую конструкцию, так как требует в два раза меньшее число элементов,

Формула изобретения

Измеритель 5-параметров линейных сверхвысокочастотных четырехполюсников, содержащий генератор сверхвысокочастотных сигналов, к выходу которого подключен первый синфазный

flolP,,

fldP

8oLPt

(3)

4о1Рк

(4)

делитель мощности, а также второй и

третий синфазные делители мощности и три направленных ответвителя, причем к выходам первого направленного ответвителя подключены соответственно первая и вторая измерительные

головки, к выходам второго направленного ответвителя подсоединены соответственно третья и четвертая измерительные головки, выходы третьего синфазного делителя мощности подсоединены соответственно к первым вхоSUK , проводят еще две серии измерения всех четырех мощностей при следующих положениях аттенюаторов: аттенюаторы 16 и 18 открыты полностью, аттенюатор 15 - на начальном уровне калибровки (6,5 дБ), аттенюатор 17 полностью закрыт (,, PIH ) и когда аттенюаторы 16-17 откралты полностью, а аттенюатор 15 полностью закрыт (р(,,р( ) Для четырехполюсников с большими потерями (малым абсолютным значением коэффициента передачи) для повышения ТОЧНОСТИ их определения целесообразно провести еще одну серию измерения всех четырех мощностей при полностью открытых аттенюаторах 16 и 18 и закрытых полностью аттенюаторах 15 и 17 (, ) t f -f. г } Искомые значения S -ilK -Г7:у S,j,j вычисляются по формулам

дам первого и второго направленных ответвителей, выходы третьего направленного ответвителя подключены соответственно к вторым входам первого и второго направленных ответвителей, а выходы измерительных головок подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока, соединенного также с генератором сверхвысокочастотных сигналов, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при .реализации его в диапазоне миллиметровых волн, введены дополнительная измерительная головка, симметричный двойной направленный ответвитель и четыре двухпозиционных согласованных аттенюатора, первый выход первого синфазного делителя мощности через второй синфазный делитель мощности и первый двухпозиционный согласованный аттенюатор соединен с входом третьего синфазного делителя мощности, к второму выходупервого синфазного делителя мощности подключена дополнительная измерительная голоЕка, второй выход второго синфазного делителя мощности соединен с входным плечом симметричного двойного направленного ответвителА,два выходных плеча которого подключены

соответственно к входам третьего направленного ответвителя, а к трем другим выходным плечам симметричного двойного направленного ответвителя подсоединены соответственно второй,

третий и четвертый двухпозиционные сСГласованные аттенюаторы, при этом выходы второго и четвертого двухпозиционных согласонанных аттенюаторов являются входами для подключения исследуемого линейного сверхвысокочастотного двухполюсника, выход третьего двухпозиционногр согласованного аттенюатора короткозамкнут,а управляющие входы двухпозиционных согласованных аттенюаторов и выход дополнительной измерительной головки подключены к соответствующим входам вычислительно-программирующего блока.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Елизаров А.С. Автоматизация измерений параметров линейных невза- имнь1Х СВЧ четырехполюсников. М. ,

Советское радио,/ 1978,. с. 40.

2.Ноег С.А. А hetworlj analyzer incorporating two -six-port reflecto- meters. IEEE Transactions on MTT, Vol MTT-25, No 12, IDecember, 1977,

p. 1070-1074 (прототип).