Измеритель модуля коэффициента отражения

Измеритель модуля коэффициента отражения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повышение точности измерений. Измеритель модуля коэф. отражения содержит СВЧ-генератор 1,.восемь направленных ответвителей (НО) 2-7, 11 и 12, вентиль 8, модулятор 9, генератор 10 модулирующего напряжения, демод 5 ляторы , фазовраш;атель 16, аттенюатор 17, цифровой фазометр (Цф) 18, преобразователь 19 кодов, цифровой индикатор 20, фазовый дис-; криминатор 21, интегратор 22 и регулируемый фазоврао;атель (РФВ) 23. Часть энергии СВЧ-генератора 1 ответвляется НО 2-4 к гетеродинным входам соотв. демодуляторов 13-15. Другая часть энергии проходит через НО 2-4, модулируется в модуляторе 9 лом генератора 10, проходит через НО 5, вентиль 8, НО 7 и РФВ 23 на исследуемую нагрузку 24, частично отражается от нее и далее проходит через РФВ 23, НО 7, 6 и 11, демодулятор 14 и поступает на ЦФ 18. По- cтyпaюш; й на ЦФ 18 сигнал является частью суммы опорного модулированно-- го сигнала и модулированного СВЧ- сигнала, предстаБля1ош,его собой частично отраженные от нагрузки 24 и .от вентиля 8 сигналы. ЦФ 18 измеряют фазу суммарного сигнала, несущую (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 2 А1 (д11 4 G 01 R 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ),. 402905 6/ 24-09 (22) 26.02.86 (46) 07.11,87. Бюл. Р 41 (72) Г.В.Гареколь, К.С.Кривенко и С.А.Кривенко (53) 621.317.341(088.8) (56) Винокуров В,И., Каплин,С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения, М.: Высшая школа, 1986, с. 317, рис. 15,21.

Авторское свидетельство СССР

Р 1160331, кл. 6 О! R 27/06," 1983. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МОДУЛЯ КОЭФФИЦИЕНТА

О ТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и обеспечивает повышение точности измерений. Измеритель модуля коэф. отражения содержит СВЧ-генератор 1,.восемь направленных ответвителей (НО) 2-7, 11 и

12, вентиль 8, модулятор 9, генератор 10 модулирующего напряжения, демодуляторы 13-15, фазовращатель 16, аттенюатор 17, цифровой фазометр (ЦФ) 18, преобразователь 19 кодов, цифровой индикатор 20, фазовый дискриминатор 21, интегратор 22 и регулируемый фазовращатель (РФВ) 23.

Часть энергии СВЧ-генератора 1 ответвляется НО 2-4 к гетеродинным входам соотв. демодуляторов 13-15. Другая часть энергии проходит через НО 2-4, модулируется в модуляторе 9 сигналом генератора 10, проходит через

НО 5, вентиль 8, НО 7 и РФВ 23 на исследуемую нагрузку 24, частично отражается от нее и далее проходит через РФВ 23, НО 7, 6 и 11, демодулятор 14 и поступает на ЦФ 18. Поступающий на ЦФ 18 сигнал является частью суммы опорного модулированно-. го сигнала и модулированного СВЧсигнала, представляющего собой частично отраженные от нагрузки 24 и .от вентиля 8 сигналы. ЦФ 18 измеряют фазу суммарного сигнала, несущую

l 350623 о вается постоянным фазовый сдвиг 90 между опорным сигналом на входе вентиля 8 и отраженным к вентилю от нагрузки 24. )азовый сдвиг 90 соответствует макс. точности измерения, НО

ll и фаэовращатель 16 устраняют погрешность измерения, обусловленную конечной направленностью НО 7. 1 ил. информацию о модуле комплексного коэф. отражения нагрузки,относитель. но фазы сигнала, поступающего с демодулятора 15. С помощью РФВ 23 и цепочки из HO 7, аттенюатора 17, НО

12, демодулятора 13 и фазового дискриминатора 21, формирующей управляющее напряжение для него, поддержи1 2

Изобретение относится к радио- через вторичный канал каждого из перизмерительной технике и может быть . вых трех направленных ответвителей использовано для измерения модуля 2-4 к гетеродинному входу соответсткомплексного коэффициента отражения вующих демодуляторов 13-15. Другая на сверхвысоких частотах. часть энергии СВЧ-сигнала попадает

Цель изобретения — повышение точ- на модулятор 9, который модулирует ности измерений ° фазу СВЧ-сигнала сигналом, поступаюНа чертеже представлена структур- щим на управляющий вход модулятора ная электрическая схема измерителя 9 с генератора 10, Часть энергии момодуля коэффициента отражения. 10 дулированного СВЧ-сигнала e(t) с

Измеритель модуля коэффициента выхода модулятора 9 распространяется отражения содержит СВЧ-генератор 1, через первичный канал четвертого напервый 2, второй 3, третий 4, чет- правленного ответвителя 5, вентиль вертый 5, пятый 6 и шестой 7 направ- 8, первичные каналы пятого 6 и шестоленные ответвители, вентиль 8, моду- 15 го 7 направленных ответвителей, релятор 9, генератор 10 модулирующего гулируемый фаэовращатель 23 до иснапряжения, седьмой 11 и восьмой 12 следуемой нагрузки 24 и, частично направленные ответвители, первый отразившись от нее, через регулируе13, второй 14 и третий 15 демодуля- мый фазовращатель 23, первичные каторы, фазовращатель 16, аттенюатор 20 налы шестого 7 и пятого 6 направлен17, цифровой фазометр 18, преобразо- ных ответвителей попадает снова на ватель 19 кодов, цифровой индикатор вентиль 8.

20, фазовый дискриминатор 21, интег- Модулированный СВЧ-сигнал е (t), ратор 22, регулируемый фазовращатель ответвляемый в канал падающей волны

23, выход которого является входом 2 через пятый направленный ответвитель для подсоединения исследуемой на- 6„ является частью суммы опорного могрузки 24, дулированного СВЧ-сигнала е (t) и модулированного СВЧ-сигнала e(t ), Измеритель модуля коэффициента от- представляющего собой частично отраражения работает следующим образом. 30 женный от вентиля 8 и от исследуемой

СВЧ-генератор 1 генерирует СВЧ- нагрузки 24 опорный модулированный сигнал. Часть энергии ответвляется СВЧ-сигнал e(t) ° е (t)=C(e(t)+e.(t) )=СЕ(соя(я1+ш язп(аС+ч),) )+Г„Г К cos(

+т sin(at+a ) ) ) =CE(cos(m sin(at+4, ) ) cosset-sin(m sin(at+

+ g ) ) sin(at+ Г),Г,K cos(m sin(At+ Ч> ) ) cosset- Г„Г К sin(m sin(gt+

+ц,) ) sinut=СЕ(соя(ш sin(et+ p,) )+ Г„Г К cos(m sin(Qt+y,) ) )1 хcosut-(sin(m sin(gt+P, ) )+ Г„Г К - sin(m sin(at+@,) ) ) sinut)=

=CE cos(et+ø я п()2),+Ч (Г„ ))), <у (Г„)=агс1д(ялпс,+Г,Г К ял пср,)/ (cosy, Г„Г К cos q,)I=q, =О, ср, =90=.

=-s>ctZ Г„г, К, z =)z +(1". г „r, к ), 2е г„г к cos(cp, -,) ) fy =0, ), =90

=11:2+(EГГ К2) ) 1350623 где С вЂ” переходное ослабление пятого направленного ответвителя 6;

Š— амплитуда сигнала е(t); сд — значение частоты несущего

СБЧ-сигнала, при котором измеряется модуль комплексного коэААициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 24;

m — - индекс угловой модуляции; 10 — значение модулирующей частоты выходного сигнала генератора 10; текущее время; ф, — начальная фаза сигнала, моду- 15 пирующего СВЧ-сигнал e(t); ц — начальная Ааза сигнала высоz кой частоты, модулирующего

СВЧ-сигнал е,(t);

à — модуль комплексного коэффицив ента отражения вентиля 8;

К вЂ” коэффициент затухания регулируемого фаэовращателя 23;

q (Г„ )- начальная фаза сигнала высоЕ кой частоты, модулирующего

СВЧ-сигнал е (т).

Следовательно, модуль комплексного коэффициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 24 можно представить как Аункцию фазы g, измеряемой циф30 ровым фазометром 18, Г„= с /Г, К, (1)

Цифровой фаэометр 18 измеряет фазу (Г„) поступающего на первый вход цифрового фазометра 18 с выхода 35 второго демодулятора 14 модулирующего сигнала, выделяемого вторым демодулятором 14 падающей волны из части модулированного СВЧ-сигнала е (t), ответвляемой в канал падающей волны 40 через пятый направленный ответвитель

6, первичные каналы седьмого направленного ответвителя 11 на вход второго демодулятора 14. Фаза су (Г, ) измеряется по отношению к Аазе q, 45 поступающего на второй вход цифрового фазометра 18 с выхода третьего демодулятора 15 опорного модулирующего сигнала, выделяемого третьим демодулятором 15 из части модулиро- 50 ванного СВЧ-сигнала e(t),.ответвляемой в канал опорной волны через четвертый направленный ответвитель

5 на вход третьего демодулятора 15.

Таким образом, цифровой фазометр

18 формирует на выходе напряжение, являющееся функцией модуля комплексного коэффициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 24. Разность фаз (q — Ч> ) между опорным сигналом, модулирующим СБЧ-сигнал е(), действующий на входе вентиля 8, и сигналом, модулирующим СВЧ-сигнал ep(t), распространяющийся от входа регулируемого фазоврацателя ?3 к выходу вентиля 8, поддерживается постоянной и равной 90 с помощью регулируемого фазовращателя 23. Фазовый о сдвиг 90 соответствует максимальной точности измерения модуля комплексного коэАфициента Г„ отражения иссле. дуемой нагрузки 24.

Управление регулируемым фазовращателем 23 осуществляется следующим образом.

Часть энергии отраженного -от исследуемой нагрузки 24 модулированного СВЧ-сигнала, пройдя через регулируемый фазовращатель 23, ответвляется в канал отраженной волны через шестой направленный ответвитель 7. Далее этот сигнал через аттенюатор

17, вносящий ослабление, равное ослаблению СВЧ-сигнала в фазовращателе 16 и восьмой направленный ответвитель 12 поступает на вход первого демодулятора 13. Выделенный сигнал с выхода первого демодулятора 13 поступает на первый вход Аазового дискриминатора 21, на второй вход которого поступает опорный модулирующий сигнал.

При отклонении разности Ааз от

90 на выходе фазового дискриминатора 21 формируется сигнал ошибки, который через интегратор 22 изменяет фазу, вносимую регулируемым фазовращателем 23, до тех пор, пока на выходе фазового дискриминатора 21 не установится нулевое напряжение, что соответствует фазовому сдвигу 90

Входных иодулирующих сигналов ° Для устранения погрешности измерения фазового сдвига из-за конечной направленности шестого направленного ответвителя 7 введены седьмой направленный ответвитель 11 и фазовращатель 16, сдвигающий на 180 фазу сигнала, модулирующего СВЧ-сигнал, просачивающийся из-за конечной направленности седьмого направленного ответвителя 11.

Модулированные СБЧ-сигналы падающей волны, поступающие на вход первого демодулятора 13 через соответствующие тракты с выходов вторичных каналов пятого 6 и шестого 7 на.

1350623 правленных ответвителей, в трактах имеют равные амплитуды, но модулирующие их сигналы находятся в проти. воАазе, что приводит к их взаимной компенсации.

Относительная погрешность измерения коэАфициента Г„ отражения в соответствии с выражением (1)определяется относительной погрешностью изме- 10 рения Г отражения вентиля 8 и нестабильностью коэффициента К ослабления регулируемого фазовращателя

23. При этом две последние составляющие практически могут быть сведены к относительной температурной нестабильности характеристик материалов, из которых изготовлены вентиль

8 и регулируемый фазовращатель 23.

Относительная температурная нестабильность соответствующих коэффициентов Г и К характеризуется величиной, значительно меньшей относительной погрешности. измерения фазового сдвига. Таким образом, относительную погрешность измерения модуля ком-плексного коэффициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 24 можно считать равной погрешности измерения Аазы ц цифровым фазометром 18.

Преобразователь 19 кодов представляет собой постоянное запоминающее устройство, в котором записаны табличные значения модуля комплексного коэффициента Г„ отражения, соответствующие различным значениям разностей фаз, измеряемых цифровым фазометром 18. С выхода преобразователя

19 кодов информация в двоично-десятичном кбде подается на цифровой индикатор 20, результат измерения мо- 40 дуля коэфАициента Г„ отражения исследуемой нагрузки 2ч отсчитывается на его цифровом табло.

Таким образом, измеритель модуля 45 коэфАициента отражения определяет модуль комплексного коэффициента Г „ отражения как Аункцию измеренной цифровым фазометром 18 разности фаз, которая может быть измерена с относи- б0 тельной погрешностью 1 10, например, с помощью стандартного цифрового измерителя разности фаз.

Формула и з о б р е т ения

Измеритель модуля коэффициента отражения, содержащий СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен вход первичного канала первого направленного ответвителя, второй, третий, четвертый, пятый и шестой направленные ответвители, генератор модулирующего напряжения, соединенный с управляющим входом модулятор, выход которого подключен к входу первичного канала четвертого направленного ответвителя, и вентиль, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены первый, второй и третий демодуляторы, гетеродинные входы которых подключены соответственно к выходу кача" ющей волны вторичных каналов первого, второго и третьего направленных ответвителей, сигнальный вход третьего демодулятора соединен с выходом падающей волны встречного канала четвертого направленного ответвите-, ля, последовательно соединенные цифровой фазометр, преобразователь кодов и цифровой индикатор, последовательно соединенные фазовый дискриминатор и интегратор, выход первого демодулятора подключен к первому входу фазового дискриминатора, выход второго демодулятора — к первому входу цифрового фазометра, а выход третьего демодулятора — к вторым входам цифрового Аазометра и Аазового дискриминатора, седьмой направленный ответвитель, выходы первичного канала которого подсоединены к сигнальному входу демодулятора, вход первичного канала подключен к выходу падающей волны вторичного канала линейно направленного ответвителя, восьмой направленный ответвитель, выход падающей волны вторичного канала которого соединен со спиральным входом первого демодулятора, а выход первичного канала через введенный аттенюатор соединен с выходом отраженной волны встречного канала шестого направленного ответвителя, другой выход вторичного канала восьмого направленного ответвителя через введенный фазовращатель соединен с выходом падающей волны вторичного какала седьмого направленного ответвителя, выход первичного канала пятого направленного ответвителя соединен с выходом первичного канала шестого направленного ответвителя, вентиль включен между выходом первичного канала четвертого направленного ответвителя и входом первичного канала пятого направленного ответвителя, первичные

135062

Составитель М. Кронин

Редактор П. Гереши Техред М.Морг ентал Корректор M.Максимишинец

Заказ 5282/46 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каналы первого, второго и третьего направленных ответвителей соединены последовательно, выход первичного канала третьего направленного ответви теля подключен к сигнальному входу модулятора, выход первичного канала

3 8 шестого направленного ответвителя под-. соединен к входу введенного управляемого фазовращателя, выход которого является выходом для подключения исследуемогодвухполюсника, ауправляющий вход подключен к выходу интегратора.