Устройство для измерения полных сопротивлений многополюсников

ОП ИСАКИЮ

ИЗОБРЕТЕИ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Соцналнстнческнк

Республик (868635 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заивлеио 040180 (2l } 2864758/18-21 с присоединением заявки J4 (23} Приоритет (5! )М. Ksl.

G 0I Й 27/28

Гаауларстеенный квинтет

СССР аа деле(н нзобретеннй н втнрып1й

Опубликовано 300981. Бюллетень М 36 (5З) ДК 621 ° .317.33(088.8) Дата опубликования описания 300981 (72) Авторы . изобретения

С.Н. Песков и Н.Д. Кошелькова

Е

/ (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ ИНОГОПОЛЮСНИКОВ

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике измерения на сверхвысоких частотах.

Известны способы измерения полных сопротивлений flj.

Известно устройство, предназначенное для измерения полных сопротивлений на СВЧ, которым является рефлектометр.

Рефлектометры находят все более широкое применение в измерениях как при низких уровнях мощности, так и на высоких мощностях, когда использование обычных измерительных линий затруднено.

Недостатком использования рефлектометра является невысокая степень

15 точности измерения фазы.

Наиболее близким техническим решением как для способа, так и для устройства предназначенного для измеУ

20 рения полных сопротивлений многополюсников, к предлагаемому является измерительная линия, представляющая собой прибор, измеряющий модуль и фазу

1 коэффициента отражения от измеряемого многополюсника.

Однако измерительная линия облада" ет рядом недостатков: во избежание больших ошибок измерений К возникает необходимость строго контролировать квадратичность диода измерительной линии, что сопряжено с дополнительными измерениями, тратой времени, фазовые измерения с пЬмощью измерительной линии производятся с точностью до 0,05 мм (техническое описание измерительных линий типа Р1-17, ИКЛ-111, ИКЛ-112 и др.), что на волнах Х-, К- и выше диапазоне приводит к значительный ошибкам измерений, использование измерительных линий при повышенных мощностях затруднительно из-за искажения зондом электромагнитного поля в линии. По тем же причинам возникают существенные ошибки при измерении больших значений К .

Цель изобретения = повышение точности измерений.

868635

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пол- ных сопротивлений многополюсников, содержащее индикатор и последовательно соединенные источник сигнала и развяэывающий блок, введены направленный ответвитель падающая", направленный ответвитель "отраженная", тройник и короткозамыкающий поршень, при этом выход развязывающего блока соединен со входом направленного от.ветвителя "падающая", выход которого соединен с выходом направленного ответвителя "отраженная", вход которого соединен с входом устройства через тройник, в который включен короткозамыкающий поршень.

На фиг. представлено устройство для измерения полных сопротивлений;на фиг . 2 — включение многополюсника и короткозамыкаюшего поршня в такт СВЧ; на фиг. 3 — способ нахождения полной проводимости многополюсника по круговой диаграмме проводимостей Вольперта-Смитта при измерениях с помощью короткозамыкающего поршня.

Устройство содержит источник 3 .сигнала, развязывающий блок 2, направленный ответвитель 3 падающая", направленный ответвитель 4 "отраженная, тройник 5, многополюсник 6, индикатор ?, короткозамыкаюший поршень (КЗП)8.

Способ измерения полных сопротивлений.многополюсников состоит из следующей последовательности .операций.

Калибровка КЗП, т.е. нахождение по шкале поршня последнего минимума„ соответствующего его длине Л /4 (производится в режиме согласования тракта, когда на его конце находится согласованная нагрузка).

Нахождение фазы коэффициента отражения в месте получения КЗП (производится в режиме холостого хода в плоскости включения многополюсника), включающее калибровку индикаторного прибора при холостом ходе на конце тракта и длине КЗП, равной Л /4, / компенсация поршнем реактивности тракта, существующей в месте подключения КЗП (нахождение на КЗП ближайшего к Л/4 минимума Рх посредством изменения длины КЗП по минимуму показания индикаторного прибора и вычисление фазы коэффициента отражения в месте подключения КЗП

4 Ч-—

Лч ф

Измерение К z многополюсника при длине КЗП, равной А/4.

Измерение минимального значения коэФфициента отражения от исследуемо5 го многополюсника в режиме согласования с помощью КЗП. При этом производится фиксация рабочего положения

КЗП Вр и вычисление рабочей фазы коэффициента отражения в плоскости включения КЗП

i/ 9

Vp=

Построение на круговой диаграмме

Вольперта-Смитта, Устройство работает следующим образом.

Полученная от источника сигнала

СВЧ мощность поступает в устройство, которое развязывает падаюшую и отраженную волны перед генератором, обеспечивая тем самым качество иэмерений.

В основной высокочастотный тракт в противоположных направлениях включены два направленных ответвителя: направленный ответвитель падающая" и направленный ответвитель "отраженный". Мощность, ответвляемая каждым ответвителем, пропорциональна мощности падающей и отраженной волн.

Сравнение этих мощностей производится при помощи кристаллических детекторов.

Продетектированные сигналы, снимаемые с кристаллических детекторов, 35 подаются на вход низкочастотной электронной схемы индикатора, которая дает на своем выходе сигнал, пропорциональный отношению входных напряжений. Стрелочный прибор индика40 тора калибруется непосредственно в единицах К т, 6пособ измерения полных сопротивлений многополюсников основан на косвенном измерении фаз коэффициента от45 ражения с помощью короткоэамкнутого поршня.

КПЗ представляет собой компактное устройство с плавно изменяющейся длиной, входит в комплект измерительной линии и существует в коаксиальном и волноводном исполнении. Он обладает чисто реактивной входной проводимостью, которая изменяется по закону котангенса с изменением длины поршня "ф(= -3Ya с tЯ )ъ Я где y>z — входная проводимость КЗП, — волновая проводимость КЗП;

868635

6 у, добиваются минимального показания индикаторного прибова, а величинч фазового набега определеяют как Л/, - хх

DY- ю

Формула изобретения

Устройство для измерения полных сопротивлений многополюсников, содерЬ= — волновое число, 8 — длина КЗП, Способ измерения полных сопротивлений многополюсников базируется на теории длинных линий. Представим себе длинную линию с волновой проводимостью Я>, в которую включен КЗП с той же волновой проводимостью (фиг,2).

На конце основного измерительного тракта передачи находится измеряемый 10 многополюсник с проводимостью у;,.

Все проводимости нормированы относительно волновой проводимости тракта передачи.

Задача прохождения полной проводи- 1Б мости многополюсника э „ сводится к нахождению проводимости в месте подключения КЗП в сечении 2-2 (f>) с последующей трансформацией измеренной проводимости г на предваритель- щ

9. но замеренный фазовый угол АМ по направлению к нагрузке.

При изменении длины КЗП меняется реактивная проводимость в сечении

2-2. Показание индикаторного прибора при этом меняется от минимума до максимума. В момент, когда реактивность окажется полностью скомпенсированной поршнем, там будет чисто активное сопротивлением и индикаторный прибор покажет минимальное значение Кэтч.

На круговой диаграмме (фиг. 3) проиэвОльнОИ ТОчкОи 2 = G 2 - В 2 казана проводимость в сечении 2-2.

Компенсация реактивности в месте подключения поршня соответствует движению вдоль коуга активной составляющей 62 (жирная кривая) вправо до пересечения с осью число активных пвоводимостей 3 = G2. Значение К для этой проводимости у будет наименьшим из всех значений Кэтч, соответствУюших остальным проводимостям активной составляющей 62, т.е.

1 у = G

1 КСтч тт14п

При длине КЗП, равной Х/4, индикаторный прибор бчдет измерять истинное значение К измеряемого многополюсника. Эту длину 1 /4 легко регистрируют на КЗП, когда на конце измерительного тракта находится согласованная нагоузка.

Фазовый угол д Ц находят по изменению длины КЗП прн холостом ходе в месте подключения многополюсника относительно длины КЗП, вавной 1 /4. При этом, изменяя длину КЗП до значения где 3 — длина, при которой происходит компенсация реактивности в,месте подключения КЗП при холостом ходе в сечении многополюсника.

Реактивную составляющую проводимости в сечении 2-2 находят по изменению длины КЗП относительно его значения Л /4. Для этого необходимо скомпенсировать реактивную составляющую проводимости в сечении 2-2, поместив измеряемый многопоюсник на конце измерительного тракта и изменив длину

КЗП до черты, при которой показания индикатора станут минимальными К

Фазовый угол, определяющий реактивную составляющую, найден как

Л/4- р е -е

Р

На круговую диаграмму проводимостей Вольперта-Смитта наносятся окружнОсти истиннОГО КОТАМ и минимальнОГО

К д,„„, а также окружности активных проводимостей, верхние точки которых соприкасаются с окружностью минимального К . „, и кривую реактивной составляющей проводимости в сечении 2-2.

Точка пересечения окружности истинного Кс < с кривой реактивной составляющей проводимости, удовлетворяющей условию согласования на К т и является искомой величиной прово" димости 2 в сечении 2-2. Проводимость многополюсника находят, трансформировав проводимость - на замеФ2 ренный фазовый угол дЧ из сечения

2-2 в сечение 1-l по кругу истинного К „ тракта с многополюсником.

Полное сопротивление многополюсника по известной величине полной проводимости находят по круговой диаграмме Вольперта-Смитта известным путем.

Предлагаемым устройством можно производить быстрые и точные измерения, используя в качестве источника сигнала свипирующий генератор, в комплект которого входят два направленных ответвителя (рефлектометр).

868635 жащее индикатор и последовательно соединенные источник сигнала и развязывающий блок, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены направленный ответвитель "падающая", направленный ответвитель "отраженная", тройник и короткозамыкающий поршень, при этом выход развязывающего блока соединен со входом направленного ответвителя "падающая, выход которого соединен с выходом направленно о ответвителя "отраженII ная, вход которого соединен с входом устройства через тройник, в который заключен короткозамыкающий поршень.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Головков А.А. и Швецов А.Н.

Метод измерения комплексйых conpoIg тивлений на СВЧ, — "Радиоэлектроника", т. XXII, 1979.

868635

+иВ.З

Заказ 831 7!65

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я1-35, Раушская наб., д. 4/

4 н н3» 1 И181 "113 Tf Hl ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Jl. Сорокина

Редакгор С. Юско Техред Л. Пекарь Корректор П. Швьщкая