Вбудований вимірювач комплексного коефіцієнта відображення

Винахід відноситься до радіовимірювальної техніки і може бути використаний в автоматичних вимірювальних системах і приладах вбудованого контролю і діагностики комплексних параметрів хвильовідних і антеннофідерних трактів радіотехнічних систем. Крім того, пристрій може використовуватися як самостійний вимірювач комплексного коефіцієнта відображення хвилевідних елементів у робочій смузі частот у стендах те хнологічного контролю. Відомий рефлектометричний вимірювач модуля і фази коефіцієнта відображення - імпедометр Парцена [Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенн. - М.: Радио и связь, 1962. - С.151-153]. Рефлектометр складається з двох спрямованих відгалужувачів, один із яких орієнтований на падаючу хвилю, а другий на відбиту, неспрямованого зонда, трьох детекторних голівок і індикаторного пристрою, який підключено до виходів детекторних голівок. Сигнали з детекторних голівок несуть інформацію про модуль і фазу комплексного коефіцієнта відображення. Недоліками вимірювача є великі масогабаритні показники хвильовідного тракту, а також велика відмінність амплітудно-частотної характеристики детектора зонда від амплітудно-частотних характеристик спрямованих відгалужувачів через неідентичність їхніх конструкцій. Це утр удняє роботу приладу в смузі частот, тому що на кожній частоті необхідне калібрування вимірювача. Відомий також фазочутливий рефлектометричний вимірювач коефіцієнта відбиття [Афонін І.Л., Лащенко І.В. Патент на винахід №96072730 від 09.07.1996р., Бюл. №1, 15.01.2002р.], мікрохвильова частина якого складається з трьох ідентичних відгалужувачів, один із яких орієнтований на падаючу хвилю, а другий і третій - на відбиту, причому у вторинному каналі третього спрямованого відгалужувача замість погодженого навантаження встановлена короткозамкнена пластина, тому на детекторну голівку цього відгалужувача надходять падаюча і відбита хвилі. Результат інтерференції зазначених хвиль несе інформацію про модуль і фазу коефіцієнта відображення. Сигнали з детекторних голівок усіх трьох спрямованих відгалужувачів надходять в індикаторний пристрій, де вони обробляються, а значення модуля і фази коефіцієнта відображення індиціюються. Недоліком вимірника є великі масогабаритні показники хвилевідного тракту і необхідність високоточного виготовлення спрямованих відгалужувачів і детекторних голівок з метою одержання ідентичності їхніх характеристик у діапазоні частот хвилеводу. Прототипом передбачуваного винаходу є вбудо ваний вимірювач комплексного коефіцієнта відображення [Афонін І.Л., Лащенко І. В. Заявка №961142266, подана до Держпатенту України 19.11.1996р, відомості про яку були опубліковані 31.08.1998р. у бюлетені “Промислова власність” №4], мікрохвильовий перетворювач якого складається з двонапрямленого відгалужувача прохідної детекторної голівки, яка встановлена між погодженими плечима допоміжного хвилеводу і збудженого щілинами зв'язку з каналами падаючої і відбитої хвиль. У щілинах установлені р-і-n-діоди, які комутують сигнали, що надходять на детектор. Сигнали з детектора надходять у мікропроцесорний індикаторний пристрій, що здійснює обробку цих сигналів, керування роботою р-і-n-діодів і перебудовою частоти генератора, а також індикацію модуля і фази коефіцієнта відображення. Недоліком вимірювача є необхідність виготовлення досить складного мікропроцесорного індикаторного пристрою, структурні елементи якого здійснюють операції ділення, складання, добування квадратного кореня, знаходження арксинуса й інші. Зазначена обставина утруднює виготовлення подібних вимірювачів для широкого кола споживачів. Технічною задачею винаходу є пропозиція більш доступного індикаторного пристрою для всіх споживачів. Для цього в прототип замість мікропроцесорного індикаторного пристрою введені типовий комп'ютер, що одержав в останні роки масове застосування, і пристрій сполучення, що відрізняється простотою схемного і конструктивного рішень. Воно містить у собі підсилювач, фільтр, детектор і аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Дані з АЦП у цифровому вигляді надходять у комп'ютер, де потім використовується для обчислення чисельного і графічного уявлень модуля і фази коефіцієнта відображення в реальному масштабі часу. На фігурі представлена структурна схема вбудованого вимірювача комплексного коефіцієнта відображення. Вбудований вимірювач комплексного коефіцієнта відображення містить послідовно з'єднані генератор НВЧ із дискретною програмною перебудовою частоти 1, мікрохвильовий перетворювач 2 і досліджуємий пристрій 3, низькочастотний вихід мікрохвильового перетворювача 2 з'єднаний із входом пристрою сполучення 4, вихід якого з'єднаний із входом комп'ютера 5, перший вихід якого з'єднаний із входом генератора НВЧ 1, а другий вихід з керуючим входом мікрохвильового перетворювача 2. Вбудований вимірювач комплексного коефіцієнта відображення працює в таким чином. Сигнал від генератора НВЧ 1 на фіксованій частоті, частково відгалужуючи в допоміжний хвилевід двонапрямленого відгалужувача мікрохвильового перетворювача 2, надходить на досліджуємий хвилевідний пристрій 3. Відбитий від досліджуємого хвилевідного пристрою 3 сигнал також частково відгалужується в допоміжний хвилевід. Детектор, завдяки р-і-n-діодній комутації по черзі збуджується сигналами пропорційними амплітуді падаючої хвилі, амплітуді відбитої хвилі й обома сигналами одночасно. З ви ходу детектора мікрохвильового перетворювача 2 послідовно в часі через пристрій сполучення 4 у комп'ютер 5 надходять дані U1 , U2 , U3 , обумовлені співвідношеннями: 2 U1 = kE Г ; U2 = kE 2 Г 2 Г х 2 U3 = kЕГ ; (1 + Г 2 х + 2Г х cos j x ), де k - коефіцієнт перетворення детектора мікрохвильового перетворювача 2, ЕГ - нормована амплітуда сигналу генератора НВЧ 1, Г х - модуль комплексного коефіцієнта відображення досліджуємого пристрою 3, j х - фаза комплексного коефіцієнта відображення досліджуємого пристрою 3. У комп'ютері 5 ці дані запам'ятовуються і потім обробляються у відповідності з наступним алгоритмом: Гх = U2 U1 ; æU ç 3 - 1 - U2 çU U1 j x = arccosç 1 ç U 2 2 ç ç U1 è ö ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ ø. Результати обчислення Г х і j х можуть бути представлені як у цифровому, так і в гра фічному виглядах. Далі генератор НВЧ 1 працює на наступній частоті, і описані операції з новими даними повторюються. Діапазон частот генератора розбитий, наприклад, на 256 фіксованих частот. Керування переключенням р-і-nдіодів і перебудовою частоти генератора НВЧ 1 здійснюється комп'ютером 5 програмним шляхом.