Измеритель комплексных параметров свч четырехполюсников

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий управляемый СВЧ-переключатель, вход которого является входом СВЧ- сигнала, к управляющему входу подключен первый выход блока управления, к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль,первичные каналы первого и второго направленных ответвителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывающий вентиль , первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразователь частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя, и блок настройки перестраиваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты,соединенного выходом с входом стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетерюдина через блок автоматической 1одстрой ки частоты, а выход гетеродиа coJeдинен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выход которого через арифметический блок соединен с входом цифрового индикатора, второй , третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, арифметического блока и цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и вход первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого СВЧ-четырехполюсника, отличаю-g щ и и с я тем, что, с целью повыше- (Л ния точности измерений, в него введе ны четырехканальный управляемый СВЧ- переключатель, управляющий вход кото рого соединен с пятым выходом блока управления, цифровой измеритель раз- g ности фаз разновременного сравнения и цифровой измеритель отношения напряжений разновремённого сравнения, о причем выходы вторичных каналов 00 второго, третьего и четвертого направленных ответвителей .соединены 4 с соответствующими входами четыреха канального управляемого СВЧ-переключателя , выходкоторого подключен к ) второму входУ стробоскопического со преобразователя частоты, выход смесителя соединен с входом цифровым измерителя разности фаз разновременного сравнения и цифрового измерителя отношения напряжений разновременного сравнения, выходы которых подсоединены к первому и второму информационным входам блока памяти.

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3316299/18-09 (22) 06 ° 07-81 (46) 07.03.84. Бюл. Р 13 (72) A.М.Кострикин (7l) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.341 (088.8) (56) 1. Бондаренко И.К., Дейнега Г.A.

Маграчев 3.В. Автоматизация измерений параметров СВЧ трактов. М., .Совесткое радио, 1969, с.32, рис.1.18.

2. Справочник по радиоизмерительным приборам. Под ред. В.С.Насонова.

М., Советское радио, т.l, 1977, с.168-169, 195-198, 199-201, рис. 5;.

12, 5. 42, 5.44 (прототип) .

« (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ, содержащий управляемый СВЧ вЂ” переключатель, вход которого является входом СВЧсигнала, к управляющему входу подключен первый выход блока управления, к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль, первичные каналы первого и второго направленных ответвителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывающий вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразователь частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя, и блок настройки перестраиваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты, соединен ного выходом с входом стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетероди- . на через блок автоматической подстро ки частоты, а выход гетеродиа соединен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выход которого через арифметический блок соединен с входом цифрового индикатора, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, арифметического блока и цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и вход первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого

СВЧ-четырехполюсника, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введе ны четырехканальный управляемый СВЧпереключатель, управляющий вход кото рого соединен с пятым выходом блока управления, цифровой измеритель разности фаз разновременного сравнения и цифровой измеритель отношения напряжений pàçíoâðåìåííoão сравнения, причем выходы вторичных каналов второго, третьего и четвертого направленных ответвителей .соединены с соответствующими входами четырехканального управляемого СВЧ-переключателя, выход которого подключен к второму входу стробоскопического преобразователя частоты, выход смесителя соединен с входом цифровым измерителя разности фаз разновременного сравнения и цифрового измерителя отношения напряжений разновременного сравнения, выходы которых подсоединены к первому и второму информационным входам блока памяти.

1084699

Изобретение относится к СВЧ измерительной технике и может быть использовано для измерения комплексных .параметров линейных невзаимных четырехполюсникон.

Известен измеритель комплексных параметров СВЧ- четырехполюсников, содержащий днухчастотный свип-генератор, два делителя мощности, четнре аттенюатора, исследуемый четырехполюсник, два смесителя с детекторными цоловками, дна усилителя промежуточной частоты, усилитель АРУ, два фазовых детектора, электронно-лучевую трубку, при измерении КСВ-направленнйй отнетвитель 1 15

Однако н данном измерителе не осуществлена автоматизация процесса измерения невзаимных параметров СВЧчетырехполюсникон, так как для изменения направления распространения

СВЧ энергии через исследуемый четырех. полюсник необходима его переориентация, что усложняет и удлиняет процесс измерения.

Наиболее близким техническим

25 решением к предлагаемому является измеритель комплексных параметров

СВЧ-четырехполюсников, содержащий управляемый. СВЧ-переключатель, вход которого является входом СВЧ-сигнала, к управляющему входу подключен первый выход .блока управления, к первому выходу последовательно подсоединены первый развязывающий вентиль, первичные каналы первого и второгo направленных ответвителей, 35 к второму выходу последовательно подооединены второй разнязывающий вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных отнетвителей и стробоскопический преобразователь частоты, выход которого подключен к первому входу смесителя и блоку настройки перестраиваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты, соеди- 45 ненного выходом .с нходом стробоскопического преобразователя .частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетеродина через блокавтоматической подстройки частоты, а выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выход которого через арифметический блок соединен с входом цифрового индикатора, второй, третий, и четвертый выходы блока управления 55 соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, арифметического блока и цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и gg вход первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно выходом и входом для подключения исследуемого СВЧ четырехполюсника Г23. 65

Однако из зестное устройсвто не позволяет обеспечить высокую точность измерения комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для достижения поставленной цели н устройстве-измерителе комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников, содержащем управляемый СВЧ— переключатель, вход ко".орого является входом СВЧ-сигнала, к управляющему входу подключен первый выход блока управления к первому выходу последовательно пЬдсоединены первый развязывающий вентиль, первичные каналы первого и второго направленных ответнителей, к второму выходу последовательно подсоединены второй развязывауощий. вентиль, первичные каналы третьего и четвертого направленных ответвителей и стробоскопический преобразонатель частоты, выход которого подключен к перному входу смесителя H блок настрсйки перестра-. иваемого генератора, выход которого соединен с входом умножителя частоты, соединенного выходом с входом стробоскопического пресбразователя частоты, выход смесителя подключен к управляющему входу гетеродина через блок автоматической подстройки частоты, а выход гетерсдина соединен с вторым входом смесителя, а также блок памяти, выхсд которого через арифметический блок соединен, с входом цифрового индикатора, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, арифметического блока и цифрового индикатора, при этом выход первичного канала второго направленного ответвителя и вхоц первичного канала третьего направленного ответвителя являются соответственно входом и выходом для подключения исследуемого СЫЧ-четырехполюсника, введены четырехканальный управляемый СВЧпереключатель, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, цифровой измеритель разности фаз разновременного сравнения и цифровой измеритель отношения напряжений разновременного сравнения, причем выходы вторичных каналов второго, третьего и четвертого направленных ответвителем соединены с соответствующими входами четырехканального управляемого СВЧ-переключателя, выход которого подключен к второму входу стробоскопического преобразоваетля частоты, выход смесителя соединен с входом цифрового измерителя разности фаз разновременного сраннения и цифрового измерителя отношения напряжений разновременного сравнения, выходы. которых

1084699 тий, четвертый, пятый выходы блока

12 управления. соединены с управляю.щими.входами управляемого СВЧ-переключателя 2, четырехканального управляемого СВЧ-переключателя 9, блок 22 памяти, арифметического блока 21, цифрового индикатора 18. .Измеритель комплексных параметров

СВЧ-четырехполюсников работает следующим образом.

Аглоритм измерений разделен на два цикла. В первом цикле иэ блока 12 управления на управляемый вход СВЧ-переключателя 2 подается сигнал, который, подключает вход СВЧсигнала к входу первого развяэывающего вентиля 1. Через кольцевой тракт, образованный развязывающими вентилями 1,3, направленными ответвителями 4,5,7 и 8 измеряемым четырехполюсником 6, распространяются подающая волна а в прямом на1 правлении и отраженная от выхода тракта (развязывающий вентиль 3) ,волна а в обратном направлении.

В тракте следует учитывать отражен ные от входа и выхода измеряемого .четырехполюсника 6 волны. В направленном ответвителе 5 происходит интерференция распространяющихся в обратном направлении волн, а в направленном ответвителе 7 — распрост раняющихся в прямом направлении волн„

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя комплексных параметров СВЧ5 четырехполюсников .

Измеритель комплексных параметров СВЧ-четырехполюсников содержит первый развяэывающий вентиль 1, управляемый СВЧ- переключатель 2, вто- рой раэвяэывающий вентиль 3, первый

4 и второй 5 направленные ответви- теля, измеряемый четырехполюсник б, третий 7 и четвертый 8 направленные ответвители, четырехканальный управляемый СВЧ вЂ переключате 9, умножитель частоты 10, стробоскопический преобразователь 11 частоты, блок 12 управления, перестраиваемый генератор

13, блок 14 настройки, гетеродин . 2()

15, смеситель 16, блок 17 автоматической подстройки частоты, цифровой индикатор 18, цифровой измеритель

19 отношения напряжений разновременного сравнения, цифровой измеритель 75

20 разности фаэ разновременного срав нения, арифметический блок 21,блок

22 памяти.

Причем клемма входа СВЧ-сигнала соединена с входом управляемого СВЧ- З переключателя 2, первый выход которого через первый развяэывающий вентиль 1, первичные каналы первого 4 и второго 5 направленных ответвителей подключен к входу измеряемого четырехполюсника 6, а второй выход—

35 через второй развяэывающий вентиль

3, первичные каналы четвертого 8 и третьего 7 направленных ответвителей к выходу измеряемого четырехполюсника б, выходы вторичных каналов 4О направленных ответвителей 4,5,7 и 8 подключены к входам четырехканального управляемого СВЧ-переключателя

9, выход которого через стробоскопический преобразователь.11 частоты . 45 и смеситель 16 соединен с входами цифрового измерителя отношений напряжений разновременного сравнения

20, .выход стробоскопического преобразователя частоты 11 через блок 50

14 настройки, перестраиваемый генератор 13, умножитель 10 частоты соединен с вторым входом стробоскопического преобразователя 11 частоты, выход смесителя 16 через блок 17 автоматической подстройки частоты

55 и гетеродин 15 подсоединен к второму входу смесителя 16, выходы цифрового измерителя 19 отношения напряжения разновременного сравнения и цифрового измерителя 20 разности фаз разновременного сравнения соединены с первым и вторым входами блока 22 памяти, выход которого через арифме- . тический блок 21 соединен с цифровым индикатором 18, первый, второй, тре- 65

Ь =65 +a 5

1 1 И 2 11

Ь=а9+а5 ,2 g 21 222 подсоединены к первому и второму информационным входам блока памяти. где а а2 1 51 Ь2- комплексные нор1 мированные волны при распространении в тракте падающей волны в прямом направле-, нии, части которых ответвляются в направленных ответвителях 4, 8,5.и(7 соответственно, 5,„, 2

521, S22 — комплексные коэф- фициенты матрицы рассеяния измеряемого четырехполюсника б.

Во втором цикле из блока 12 управления на управляемый вход СВЧ-переключателя 2 подается сигнал, который подключает вход СВЧ-сигнал к входу второго развяэывающего вентиля

З..Через кольцевой тракт распространяются падающая волна в обратном направлении а2 и дтраженная от выхода тракта (развязывающий вентиль 1) волна а "., в прямом направлении. При этом

1084699

° 2 2 2

6 cr " "а

2 1 ° d2 Ф „ г

Ц

d „oI ff f ° If

cr of 0 (- ——

Z 1

i П

1 2

Ксли определить модули отношений и разности фаз комплексных величин, входящих в (3) и (4)i

r

OI

nfl

1 !(с" 2

Ь2 а

Ь2

II

dl г

О1 й

1 И

А„=

; 42=

А =

1 1 11 2 12 (2) комплексные нормированные волны при рас ространении в тракте падаю щей волны в обратном направлении, части которых ответвляются в направленных ответвителях

4,8,5 и 7 со-. ответственно, Из (1) и (2) легко получить две системы уравнений

1 21 2 22

2 1 21 2 22 <

Ъ= 5 .1 1 11+а252 ,:„<<5 +;и

11 2 12

После решения их и несложных преобразований получаем

1 If

Ь1 Ь 2

d С4" Of

1 2

5„= g, „ I (Ч

1 ! ll а„

Ь а

1 1 1

If I

2 1 2

12

1 1(2

С(„

dfr

I а2 ь 1

Ч аГ(; g =arq . „, g>=dry

С1 2

6" "5- Ь= атичес то при соответствующей матем кой обработке можно найти модули и фазы комплексных коэффициентов матрицы рассеяния

4 <4„A<-г4 4, (Ч,-«- Ц (6)

А +Я А -2A Я Я cos(9-P-rt ) (f4çß -24 4 соь(Чь+Чь)

А2 2 Z

5 2 2 5 Ъ 25 с05(2 (2(! 144242 24 Я (Ч +,Р )

Я5iЯ Я -24 Я 4 аоз(Ч-1-9 )

2 2 2.

4 Srnrr -4 А sin(9 +Ч }

1 f 4345

11 C 41cos -444>cos($4+95) А Я sar>>(q+q) - df-ctg< A Аьсоз(Ч3+Чь}

4 si Р-Я А s (rrf„rff ) З5 «„„С1,„4 4 "ь

12 44С0зЧ вЂ” Я Аь cos (Ч + g6 ) 4 4 srn(q +Ч }

-агой

" """ -"5" ""(5 )

21 А2с05Ч -454 соэ(М5+Ч5)

ЯзАьз (<+ ь)

45 -агс 3 3 1-4546соз(Р 4УЬ }

5 5 26 (2 ь)

А 5<и Р -4 4 81иИ + Р 1

22 45cos9<-А246005{ +Ч )

4 А sin (rrr +Y )

3-АЗ бс (э 61

60

Значения A„.A2 .А 4Ч1 2< рЗ определяются в первом цикле измерений значения A4,AS А6, Ч4, ф,! ь во . втором цикле измерений. В свою очередь каждыи цикл состоит из трех тактов, в течение каждого из которых происходит отдельное измерение A „ H Ч1 й2 и Ч2 и т.д. в зави симости от коммутацйй, осуществляемых в .четырехполюсном управляемом

СВЧ-переключателе 9. Например, значения А, и Ч1определяются цифровым

1084699

Таким образом, технико-экономилы ческие преимущества предлагаемого измерителя по сравнению с известным заключаются в том, что он имеет более высокую точность, так как и- в измерительных уравнениях учитываются неидеальности трактов, обуслов15 ленные наличием отраженных волн от х вентилей, которые играют роль нагрузок, а также вследствие применения одного канала преобразования частоты устраняются погрешности из-за неиденот- 2О тичности и нестабильности характеристик .преобразователей при двухканальном преобразовании частоты.

СВЧ-сигнал

Составитель Рабинович В.

РеДактоР О. Сопко ТехРеД Т. ДУбинчак КоРРектоР Ю.Макаренко

Заказ .1990/39 .Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Госдуарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж-35,.Раушская наб., д.4/5

Филиал .ППП. Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 измерителем 19 отношения напряжений разновременнного сравнения и цифровым измерителем 20 разности фаз разновременного сравнения и записываются в блок 22 памяти при подаче . на управляемый вход четырехканального управляемого СВЧ-переключателя

9 сигналов, которые поочередно подключают на входы измерителей 19 и

20 частотно-преобразованные сигна с вторичных каналов направленных ответвителей 4 и 5.

После записи цифровых значений

А„ иЧ,измерителя 19 и 20 устанавл ваются в нуль и в следующем таКте измерейия происходит определение значений А иЦ при соответствующи коммутациях в переключателе 9 и т.д. Записанные в блоке 22 памяти значения А11 ° ° ° ФA6 и q1i ° ° ° (4 подвергаются математической обраб ке в арифметическом блоке 21 в со ответствии с формулами (6) и (7) и значения модулей и аргументов коэффициентов матрицы рассеяния измерйемого четырехполюсника 6 индицируется на цифровом индикаторе

18 при подаче соответствующих управляющих сигналов с блока 12 управления.