<p>Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения полного сопротивления на сверхвысоких частотах.</p>
<p>Известен измеритель-, комплексного 5 коэффициента отражения, содержащий а семь двойных тройников, эталонную и исследуемую нагрузки, СВЧ-генератор, два детектора и электроннолучевой индикатор [1]. Ю</p>
<p>Однако этот измеритель обладает недостаточной точностью измерения.</p>
<p>Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель комплексного коэффициента 15 отражения, содержащий СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен основным трактом первый направленный ответвитель падающей волны, второй направленный ответвитель отраженной вол-20 ны, 'выход'основного тракта которого . является входом для подсоединения исследуемой нагрузки, синфазный делитель мощности, первым вькодом соединенный через основной тракт тре- 25 тьего направленного ответвителя с первым детектором, а вторым выходом через основной тракт четвертого направ-) ленного ответвителя с вторым детектором,пятый направленный ответвитель,’ выход основного тракта которого соединен с выходом вторичного канала четвертого направленного ответвителя, а выход вторичного канала - с выходом вторичного канала третьего на35</p>
<p>правленного ответвителя, два усилителя, подключенные соответственно к выходам первого и второго детекторов, выравнивающий отрезок волновода, амплитудный модулятор, к управляющему входу которого подключен генератор низкой частоты, эквивалент амплитудного модулятора, электроннолучевой индикатор Г 2].</p>
<p>Однако известный измеритель имеет недостаточную точность из-за погрешности, обусловленной конечной направленностью ответвителя отраженной волны.</p>
<p>Цель изобретения - повьаиение точ- _ ности измерения. *° '50</p>
<p>. Цель достигается тем, что, в измеритель комплексного коэффициента отражения, содержащий СВЧ-генератор, к выходу которого подсоединен ос- 55 новным трактом первый направленный ответвитель падающей волны, второй направленный ответвитель отраженной</p>
<p>волны, выход основного тракта которого является входом для подсоединения исследуемой нагрузки, синфазный делитель мощности, первым выходом соединенный через основной тракт третьего направленного ответвителя с первым детектором, а вторым выходом - через основной тракт четвертого направленного ответвителя с вторым детектором, пятый направленный ответвитель, выход основного тракта которого соединен с выходом вторичного канала четвертого направленного ответвителя, а выход вторичного канала - с выходом вторичного канала третьего направленного ответвителя, два усилителя, подключенные соответственно к выходам первого и второго детекторов, выравнивающий отрезок волновода, амплитудный модулятор, к управляющему входу которого подключен генератор низкой частоты, эквивалент амплитудного модулятора, электроннолучевой индикатор, введен* вентиль, вход которого соединен с выходом основного тракта первого направленного ответвителя падающей волны, а выход - с входом основного тракта второго направленного ответвителя отраженной волны, между выходом вторичного канала первого направленного ответвителя падающей волны и входом синфазного делителя мощности включены последовательно соединенные выравнивающий отрезок волновода, амплитудный модулятор и введенньй шестой направленный ответвитель, к выходу вторичного канала которого подключены последовательно соединенные введенные третий детектор и третий усилитель, выход которого соединен с вторьЕМИ входами введенных двух блоков вычитания, первые входы которых соединены с выходами двух усилителей соответственно, а выходы которых соединены е первым и.вторым входами электроннолучевого индикатора, причем вход основного тракта пятого направленного ответвителя соединен через эквивалент амплитудного модулятора с выходом вторичного тракта вто.рого направленного ответвителя отраженной волны.</p>
<p>На чертеже представлена функци-. ональная схема предлагаемого измерителя комплексного коэффициента отражения. '</p>
<p>Измеритель содержит СВЧ-генератор</p>
<p>1, первый, второй, третий, четвертый,</p>
<p>1 160331</p>
<p>пятый и шестой направленные ответвители 2-7, выравнивающий отрезок волновода 8, амплитудный модулятор 9, генератор 10 низкой частоты, эквивалент 11 амплитудного модулятора, син- 5 фазный делитель 12 мощности, вентиль 13, исследуемую нагрузку 14, первый, второй и третий детекторы 15-17, первый <sub>}</sub> второй и третий усилители 18-20, блоки 21 и 22 вычитания, электронно- Ю лучевой индикатор 23,</p>
<p>В режиме измерения измеритель комплексного коэффициента отражения работает следующим образом.</p>
<p>* 15</p>
<p>СВЧ-генератор 1 генерирует СВЧ-сигнал. Часть энергии ответвляется в канал падающей волны через первый направленный ответвитель 2, Другая часть энергии распространяется через вентиль 13 до второго направленного ответвителя 3, где разветвляется на две части. Одна часть, из-за конечной направленности второго направленного ответвителя 3, просачивается в канал отраженной волны. Другая часть проходит до исследуемой нагрузки 14 и, отразившись от нее, попадает снова на первый направленный ответвитель 2, где часть энергии ответвляется в канал отраженной волны. Оставшаяся до- 30 ля энергии отраженной волны поглощается вентилем 13. В канале падающей волны СВЧ-сигнал попадает на амплитудный модулятор 9. Амплитудный модулятор модулирует по амплитуде этот 35 сигнал с низкой частотой. Далее СВЧсигнал попадает на шестой направленный ответвитель 7. Часть этого сигнала ответвляется на третий детектор 17, другая часть попадает на синфаз- 40 ный делитель 12 мощности.'Синфазный делитель 12 мощности делит этот сигнал поровну между двумя своими выходами. С первого выхода синфазного делителя 12 мощности СВЧ-сигнал пода- 45 ется через трехдецибальный третий направленный ответвитель А на первый детектор 15, ас второго выхода на первый вход трехдецибального четвертого направленного ответвителя 5, 50 с выхода которого сигнал падающей волны поступает на второй детектор 16.</p>
<p>В канале отраженной волны имеются два сигнала: сигнал, просачивающийся из-за конечной направленности вто-55 рого направленного ответвителя 3, и , полезный сигнал отраженной волны. Оба они проходят эквивалент 11 амплитудно-го модулятора и попадают на трехдецибальный пятый направленный ответвитель 6, который разветвляет эти сигналы поровну между двумя своими выходами, С первого выхода сигналы подаются на второй вход трехдецибального третьего направленного ответвителя 4 и далее на первый детектор 15;. Со второго выхода СВЧ-сигналы поступают на второй вход четвертого направленного ответвителя 5 и далее на второй детектор 16. Таким образом, суммарные сигналы на входах трех детекторов 15-17 имеют вид</p>
<p>Е-)з~ Εηο^ '{'(ί·)* Ёотср СО5 (V <sup>+</sup> θ) <sup>+ <sub></sup>с</sub> 1 ~ Е<sub>па</sub><? * Е</p>
<p>отф</p>
<p>• 5-ίη(9> * θ) *</p>
<p>-17</p>
<p>• пас</p>
<p>ГД6 £</p>
<p>Εοηψ.</p>
<p>£(ί) А <Р</p>
<p>в амплитуды сигналов падающей и отраженной волн’</p>
<p>функция закона модуляции,<sup>-</sup></p>
<p>коэффициент направленности второго направленного ответвителя 3‘,</p>
<p>фазовый угол коэффициента отражения от исследуемой нагрузки 14;</p>
<p>дополнительный фазовый угол, на который сдвигаются сигналы при прохождении через элементы волноводного тракта от генератора 1 до де-? текторов 15 и 16 при условии, что тракты идентичны,*</p>
<p>- фазовый угол, на который сдвигается проникающий на детекторы 15 и 16 паразитный сигнал падающей волны.</p>
<p>Детекторы 15-17 имеют квадратичные</p>
<p>вольт-амперные характеристики, поэтому сигналы на их выходах можно представить</p>
<p>5</p>
<p>1 160331</p>
<p>6</p>
<p>υ^~Κ[/Ε<sub>ηα</sub>ρ/ ί (ί) ^οτρ! ^1·Ι 'ίηα^ Ьотр}£{£)соз (ч>* Θ) +</p>
<p>2/Ё<sub>па9</sub>1/Ё<sub>ОТР</sub>/ 1сО5(^ + в -*,)] Ц). <sub>5</sub></p>
<p>Ц<sub>6</sub>«· к[Дг»сф^ £<sup>2</sup>(ί)*/Ёотр}<sup>2+</sup> 2/Ё<sub>п</sub>о£'</p>
<p>Εοτρ/^ίΟε^^+Θ)*</p>
<p>Ζ/έηα^ί/ΕοΓρ/^ СО5(^*0 - ψ<sub>2</sub>)] (5)</p>
<p>1¼¾ к/ίί)<sub>Λ </sub>где К - коэффициент преобразования детекторных секций 15-17.</p>
<p>Сигналы ϋ<£ , подаются на</p>
<p>усилители 18 и 20, которые усиливают 15 переменные составляющие сигналов</p>
<p>» <sup>0</sup> Я · · , . ‘ · |</p>
<p><sup>;</sup> Учитывая, что (Е^грН {^гир^^х 1 » <sup>сйг</sup>~ .налы на выходах усилителей 18-20 можно представить в виде</p>
<p>" и;<sub>в</sub>к к р/ έ <sub>по</sub>#1<sup>1</sup> [Ί + 2 / Г* / СОЗ (ч> + θ)3<η соб Я!</p>
<p>Цд ~ К Кр/£<sub>ло</sub>р/ [Ί + 2/Γχ ί 5-<П (ер + Θ)]γπ СОЗ Я ί</p>
<p>^20~ ^& 2‘о / £ пар/ ' <sup>т</sup> с оз 52 Ц где К - регулируемый коэффициент</p>
<p>20</p>
<p>25</p>
<p>усиления усилителя 20,'</p>
<p>К« - коэффициенты усиления уси' лителей 18 и 19;</p>
<p>т - коэффициент модуляции;</p>
<p>Г - коэффициент отражения исследуемого элемента 14.</p>
<p>Сигналы , и,<sub>г</sub> , и<sub>ге</sub>поступают на блоки 21 и 22 вычитания, которые попар-35 Но вычитают сигналы Ц<sub>8</sub> , и<sub>2о</sub> и , и.ф , В результате на входах блока 23 электроннолучевой индикации получаем</p>
<p>«г, = и«-иц>, (ю)</p>
<p>и,з-и<sub>20</sub> (П) 4о</p>
<p>По положению светящейся точки на экране электроннолучевого индикатора 23 определяются параметры исследуемой нагрузки 14.</p>
<p>Режиму измерения предшествует ре- 45 жим калибровки измерителя. В режиме калибровки отключается исследуемая</p>
<p>нагрузка 14 и подключается согласованная нагрузка. При этом отраженная волна отсутствует (Γχ=0). Подставляя правые части формул (7), (8) и (9) в выражения (10) и (11) с учетом Г, =0, получаем</p>
<p>«Я»</p>
<p>Ь»21~К(Кр/Е<sub>пи</sub>£/<sup>2</sup>- К/Е *<sub>оо</sub>/<sup>2</sup>)т СОЗ $2 ί</p>
<p>пос</p>
<p>* .2’</p>
<p>пдр/ К/Епрр/ ) т С 05 52 £</p>
<p>Регулировкой коэффициента усиления Кц, усилителя 20 оператор изменяет уровень сигнала υ<sub>χ0</sub> и добивается нулевого уровня сигналов и<sub>и</sub> , и^на входах электроннолучевого индикатора 23. При этом светящаяся точка на экране индикатора 23 смещается в центр экрана и, следовательно,</p>
<p>и<sub>1{</sub> = о; и^= о (12)</p>
<p>Отсюда находят значение коэффициента усиления Кл? при котором выполняется условие (12)</p>
<p>К<sub>АР</sub>= К<sub>р</sub>}Е^/У|Е * (13></p>
<p>Далее отключается согласованная нагрузка, подключается исследуемый элемент 14. После этого измеритель готов к работе.</p>
<p>Подставляя правые части формул (7) (8), (9) и (13) в выражения (10) и (11), получаем</p>
<p>21 ' Κ·ΚрI Е <sub>πα</sub>ρ /·/ Г\ I СО5 (*? + Θ) гп СО5 Ώ ί ' 22' <sup>К</sup>'<sup>к</sup>р/ ΕπεφΗ Γ<sub>Λ</sub> / 51Π (ψ + θ ,ηι СО5 ΏΙ.</p>
<p>и</p>
<p>I .</p>
<p>Как видно из полученных формулы (14) и (15), напряжения, поступающие на индикатор 23, не содержат составляющей, которая образуется за счет просачивания в канал отраженной волны через ответвитель 2 сигнала падающей волны. Это говорит о том, что в предлагаемом измерителе погрешность измерения за счет ненаправленное™ ответвителей исключается, чем и достигается поставленная цель.</p>
<p>1 160331</p><p> The invention relates to a radio measuring technique and can be used to measure the impedance at ultrahigh frequencies. </ p>
<p> A metering, complex, 5 reflection coefficient is known, containing a seven double tees, a reference and test load, a microwave generator, two detectors and an electron beam indicator [1]. U </ p>
<p> However, this meter has insufficient measurement accuracy. </ p>
<p> The closest in technical essence to the proposed is a complex reflection coefficient meter 15, which contains a microwave generator, to the output of which is connected the main path of the first directional coupler of the incident wave, the second directional coupler of the reflected wave, 20, of which the output path of the main path. is the input for connecting the test load, an in-phase power divider, connected to the first path through the main path of the third directional coupler with the first detector, and the second output through the main path of the fourth direction to the second detector, the fifth directional coupler, the output of the main the path of which is connected to the output of the secondary channel of the fourth directional coupler, and the output of the secondary channel to the output of the secondary channel of the third na35 </ p>
<p> directional coupler, two amplifiers connected respectively to the outputs of the first and second detectors, equalizing waveguide length, amplitude modulator, to whose control input a low-frequency generator is connected, equivalent to an amplitude modulator, electron beam indicator G 2]. </ p>
<p> However, the known meter has insufficient accuracy due to the error due to the final direction of the reflected wave coupler. </ p>
<p> The purpose of the invention is to measure the accuracy of the measurement. * ° '50 </ p>
<p> The goal is achieved by the fact that, in the complex reflectance meter, containing a microwave generator, to the output of which is connected the main path of the first directional coupler of the incident wave, the second directional coupler of the reflected </ p>
<p> wave, the output of the main path of which is the input for connecting the test load, the common-mode power splitter, the first output connected through the main path of the third directional coupler to the first detector, and the second output through the main path of the fourth directional coupler with the second detector, the fifth directional coupler The output of the main path of which is connected to the output of the secondary channel of the fourth directional coupler, and the output of the secondary channel to the output of the secondary channel of the third direction a direct coupler, two amplifiers connected respectively to the outputs of the first and second detectors, an equalizing section of the waveguide, an amplitude modulator, to the control input of which a low-frequency generator is connected, the equivalent of an amplitude modulator, an electron-beam indicator, is inserted * a valve whose input is connected to the output of the main path of the first directional coupler of the incident wave, and the output with the input of the main path of the second directional coupler of the reflected wave, between the output of the secondary channel of the first the directional coupler of the incident wave and the common-mode power splitter input include a waveguide leveling section connected in series, an amplitude modulator and a sixth directional input coupled to the output of the secondary channel of which are connected in series the inputted third detector and the third amplifier whose output is connected to the second inputs of the two subtraction units inserted, the first inputs of which are connected to the outputs of the two amplifiers, respectively, and the outputs of which are connected to the first and the second in The signals of the electron-beam indicator, the input of the main path of the fifth directional coupler is connected via an equivalent amplitude modulator to the output of the secondary path of the second directional coupler of the reflected wave. </ p>
<p> The drawing shows the function. The onal scheme of the proposed complex reflection coefficient meter. '</ p>
<p> The meter contains a microwave generator </ p>
<p> 1, first, second, third, fourth, </ p>
<p> 1 160331 </ p>
<p> The fifth and sixth directional couplers 2-7, equalizing the waveguide 8, amplitude modulator 9, low-frequency generator 10, equivalent to 11 amplitude modulator, 5- phase power divider 12, valve 13, test load 14, first, second and third detectors 15-17, first <sub>} </ sub> second and third amplifiers 18-20, subtraction blocks 21 and 22, electron-beam indicator 23, </ p>
<p> In the measurement mode, the complex reflection coefficient meter works as follows. </ p>
<p> * 15 </ p>
<p> The microwave generator 1 generates a microwave signal. Part of the energy is diverted into the channel of the incident wave through the first directional coupler 2, the other part of the energy propagates through the valve 13 to the second directional coupler 3, where it splits into two parts. One part, due to the final directivity of the second directional coupler 3, seeps into the channel of the reflected wave. The other part passes to the investigated load 14 and, having reflected from it, falls again on the first directional coupler 2, where part of the energy is branched into the channel of the reflected wave. The remaining up to 30 For the energy of the reflected wave is absorbed by the valve 13. In the channel of the incident wave, the microwave signal is sent to the amplitude modulator 9. The amplitude modulator modulates in amplitude this 35 signal with a low frequency. Next, the UHF signal goes to the sixth directional coupler 7. A part of this signal is branched to the third detector 17, the other part goes to the common-mode power divider 12. The common-mode power divider 12 divides this signal equally between its two outputs. From the first output of the in-phase power divider 12, the microwave signal is fed through a three-decimal third directional coupler A to the first detector 15, and the second output to the first input of the three-decimal fourth directional coupler 5, 50 from the output of which the incident wave signal arrives at the second detector 16. </ p>
<p> There are two signals in the reflected wave channel: a signal that leaks because of the finite directivity of the second 55 of the directional coupler 3, and the useful signal of the reflected wave. Both of them pass the equivalent of 11 amplitude modulators and fall on the three-decimal fifth directional coupler 6, which forks these signals equally between its two outputs. From the first output, signals go to the second input of the three-decimal third directional coupler 4 and further to the first detector 15; From the second output, the microwave signals arrive at the second input of the fourth directional coupler 5 and further to the second detector 16. Thus, the sum signals at the inputs of the three detectors 15-17 are </ p>
<p> E-) s ~ Εηο ^ '{' (ί ·) * Eotc SO5 (V <sup> + </ sup> θ) <sup> + <sub> </ sup> s </ sub> 1 ~ E <sub> pa </ sub> <? * E </ p>
<p> off </ p>
<p> • 5-ίη (9 > * θ) * </ p>
<p> -17 </ p>
<p> • pass </ p>
<p> DG6 £ </ p>
<p> Εοηψ. </ p>
<p> £ (ί) A < P </ p>
<p> to the amplitudes of the incident and reflected wave signals ’</ p>
<p> modulation law function, <sup> - </ sup> </ p>
<p> directivity of the second directional coupler 3 ‘, </ p>
<p> the phase angle of the reflection coefficient from the test load 14; </ p>
<p> additional phase angle by which the signals are shifted when passing through the elements of the waveguide path from generator 1 to de? Tectors 15 and 16, provided that the paths are identical, * </ p>
<p> —the phase angle by which the parasitic incident wave signal penetrating the detectors 15 and 16 is shifted. </ p>
<p> Detectors 15-17 have quadratic </ p>
<p> current-voltage characteristics, so the signals at their outputs can be represented </ p>
<p> 5 </ p>
<p> 1 160331 </ p>
<p> 6 </ p>
<p> υ ^ ~ Κ [/ Ε <sub> ηα </ sub> ρ / ί (ί) ^ οτρ! ^ 1 · Ι 'ίηα ^ Lotr} £ (£) cos (h > * Θ) + </ p>
<p> 2 / Ё <sub> pa9 </ sub> 1 / Ё <sub> OTP </ sub> / 1cО5 (^ + in - *,)])). <sub> 5 </ sub> </ p>
<p> C <sub> 6 </ sub> "· to [Dg" sf ^ £ <sup> 2 </ sup> (ί) * / Elo} <sup> 2 + </ sup> 2 / / <sub > n </ sub> o £ '</ p>
<p> Εοτρ / ^ ε ^^ + Θ) * </ p>
<p> Ζ / έηα ^ ί / ΕοΓρ / ^ СО5 (^ * 0 - ψ <sub> 2 </ sub>)] (5) </ p>
<p> 1¼¾ to / ίί) <sub> Λ </ sub> where K is the conversion coefficient of the detector sections 15-17. </ p>
<p> Signals ϋ < £, served on </ p>
<p> amplifiers 18 and 20, which amplify 15 variable signal components </ p>
<p> "<sup> 0 </ sup> I · ·,. ‘· | </ P>
<p> <sup>; </ sup> Considering that (Е ^ гРГ {^ гир ^^ x 1 "<sup> syg </ sup> ~. the channels at the outputs of amplifiers 18-20 can be represented as </ p >
<p> "and; <sub> in </ sub> to k p / έ <sub> by </ sub> # 1 <sup> 1 </ sup> [Ί + 2 / G * / POPs (h > + θ) 3 < η comp I! </ p>
<p> CD ~ K Cr / £ <sub> Lo </ sub> p / [Ί + 2 / Γχ 5- < P (ep +)] γπ POPS I ί </ p>
<p> ^ 20 ~ ^ & 2‘о / £ pairs / '<sup> t </ sup> with oz 52 C where K is an adjustable coefficient </ p>
<p> 20 </ p>
<p> 25 </ p>
<p> amp gain 20, </ p>
<p> K "- gains of amplifiers 18 and 19; </ p>
<p> t - modulation factor; </ p>
<p> G - the reflection coefficient of the investigated element 14. </ p>
<p> The signals, and, <sub> r </ sub>, and <sub> r </ sub> are sent to subtraction blocks 21 and 22, which are par-35 But the signals Ц <sub> 8 </ sub> are subtracted, and <sub> 2о </ sub> and, и.ф, As a result, at the inputs of block 23 of the electron-beam indication, we obtain </ p>
<p> "r, = and" -its >, (y) </ p>
<p> and, s-and <sub> 20 </ sub> (P) 4o </ p>
<p> The position of the luminous point on the screen of the electron-beam indicator 23 determines the parameters of the test load 14. </ p>
<p> The measurement mode is preceded by the meter calibration mode. Calibration mode disables the test </ p>
<p> load 14 and connects the agreed load. In this case, the reflected wave is absent (Γχ = 0). Substituting the right-hand sides of formulas (7), (8) and (9) into expressions (10) and (11), taking into account T, = 0, we get </ p>
<p> "I" </ p>
<p> b »21 ~ K (Cr / E <sub> pi </ sub> £ / <sup> 2 </ sup> - K / E * <sub> oo </ sub> / <sup> 2 </ sup>) t POPs $ 2 ί </ p>
<p> pic </ p>
<p> * .2 ’</ p>
<p> pdr / K / Eprr /) t C 05 52 £ </ p>
<p> By adjusting the gain of Kc, amplifier 20, the operator changes the signal level υ <sub> χ0 </ sub> and achieves a zero signal level and <sub> and </ sub> and ^ at the inputs of the electron-beam indicator 23. At the same time on the screen of the indicator 23 moves to the center of the screen and, therefore, </ p>
<p> and <sub> 1 {</ sub> = o; and ^ = o (12) </ p>
<p> From here find the value of the gain CL? under which condition (12) is fulfilled </ p>
<p> K <sub> AP </ sub> = K <sub> p </ sub>} E ^ / Y | E * (13 > </ p>
<p> Next, the matched load is disconnected, the test element 14 is connected. After that, the meter is ready for operation. </ p>
<p> Substituting the right sides of formulas (7) (8), (9) and (13) into expressions (10) and (11), we get </ p>
<p> 21 'Κ · рI Е <sub> πα </ sub> ρ / · / Г \ I СО5 (*? + Θ) gn СО5 ί' 22 '<sup> К </ sup>' <sup> k </ sup> p / ΕπεφΗ Γ <sub> Λ </ sub> / 51Π (ψ + θ, ηι СО5 ΏΙ. </ p>
<p> and </ p>
<p> I. </ p>
<p> As can be seen from the obtained formulas (14) and (15), the voltages applied to the indicator 23 do not contain a component, which is formed due to leakage of the reflected wave through the coupler 2 into the channel of the incident wave. This suggests that in the proposed meter, the measurement error due to the non-directional ™ of the couplers is eliminated, thus achieving the goal. </ P>
<p> 1 160331 </ p>