Фазочутливий рефлектометричний вимірник коефіцієнта відбиття

Фазочутливий рефлектометричний вимірник коефіцієнта відбиття, що містить послідовно сполучені мікрохвильовий генератор, спрямований відгалужувач, який орієнтований на падаючу хвилю, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор та узгоджене навантаження, спрямований відгалужувач, орієнтований на відбиту хвилю, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор і короткозамкнена пластина, індикаторний пристрій, до якого підключені всі детектори, який відрізняється тим, що введено послідовно сполучений спрямований відгалужувач, орієнтований на відбиту хвилю, допоміжний хвилевід якого підключений до детектора і узгодженого навантаження Винахід відноситься до радіовимірювальною техніки і може бути використане для вимірювання модуля і фази коефіцієнта відбиття пристроїв мікрохвильової техніки, створених на базі різних хвилеводів порожнистих металевих, коаксіальних, полозкових, діелектричних і інших ВІДОМІ рефлектометрични вимірники коефіцієнта відбиття (Фрадин А 3 , Рыжков Е В Измерение параметров антенн - М Связь и радио, 1962, гл 6, с, 120-145), що містять генератор, два спрямованих відгалужувана, що досліджується елемент і індикаторний пристрій (вимірник відношення) Один спрямований відгалужувач орієнтований на падаючу хвилю, інший — на відбиту Відношення сигналів з детекторів, приєднаних до спрямованих відгалужувачей, дорівнює квадрату модуля коефіцієнта відбиття Таким чином, результатом вимірювання визначається модуль коефіцієнта відбиття Недоліком вимірника є неможливість визначити фазу коефіцієнта відбиття чити модуль і фазу коефіцієнта відбиття мікрохвильового пристрою, що досліджується Недоліком вимірника є велика ВІДМІННІСТЬ амплітудночастотної характеристики детектора зонда від амплітудно-частотних характеристик детекторів спрямованих відгалужувачей в зв'язку з неідентичністю їх конструкцій, що утрудняє роботу приладу в смузі частот Найбільш близьким технічним рішенням до винаходу (прототипом) є шестиполюсний рефлектометр (Патент 4,571,545 (США) МКИ G01 R27/06 Six-port reflectometer / Eric J Griffin, Gordon J Slack, Date of patent Feb 18,1986) Рефлектометр складається а послідовно сполучених мікрохвильового генератора, першого спрямованого відгалужувана, орієнтованого на падаючу хвилю, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор і узгоджене навантаження, другого спрямованого відгалужувача, орієнтованого на відбиту хвилю, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор і короткозамкнена пластина, сигнал з детектора, підключеного до цього відгалужувачу пропорційний певній комбінації падаючої і відбитої хвилі, третього спрямованого відгалужувача з двома напрямками, до допоміжного хвилеводу якого через відрізок лінії передачі певної довжини підключений четвертий спрямований відгалужувач з двома напрямками, напруження з двох детекторів якого також пропорційні комбінаціям падаючої і відбитої хвиль Сигнали з детекторів поступають Відомий рефлектометричний вимірник модуля і фази коефіцієнта відбиття - импедометр Парцена (Фрадин А 3 , Рыжков Е В Измерение параметров антенн -М Связь и радио, 1962, с 151 -153) Рефлектометр складається з двох спрямованих відгалужувачей, детектор одного з них дозволяє вимірювати напруження падаючої хвилі, іншого напруження відбитої хвилі, і неспрямованого відгалужувана (зонда), що вимірює повне напруження в хвилеводі Ці три напруження дозволяють визна О 00 ю 00 со 43858 на індикаторний пристрій і обробляються по певному алгоритму, в результаті визначаються модуль і фаза коефіцієнта відбиття Технічною задачею винаходу є спрощення конструкції вимірника модуля і фази коефіцієнта відбиття Для цього в рефлектометричний вимірник модуля і фази коефіцієнта відбиття, що містить послідовно сполучені мікрохвильовий генератор, перший спрямований відгалужувач, орієнтований на падаючу хвилю, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор і узгоджене навантаження, другий спрямований відгалужувач, до допоміжного хвилеводу якого підключені детектор і короткозамкнена пластина, введений послідовно сполучений третій спрямований відгалужувач, орієнтований на відбиту хвилю, допоміжний хвилевід якого підключений до детектора і узгодженого навантаження Виходи детекторів підключені до індикаторного пристрою У порівнянні з першим аналогом вимірник, що пропонується виявляє нові технічні властивості, що полягають в можливості вимірювати не тільки модуль, але і фазу коефіцієнта відбиття У порівнянні з другим аналогом вимірник, що пропонується виявляє нові технічні властивості, що полягають в можливості працювати в більш широкій смузі частот без подстройки сигналів на кожній частоті У порівнянні з прототипом вимірник, що пропонується володіє значно зниженими масогабаритними показниками і більш простою конструкцією, оскільки в його склад входять три спрямованих відгалужувача, а не чотири, ВІДПОВІДНО меншає і вартість вимірника ВІШІ описані переваги дозволяють зробити висновок про більш високі споживчі властивості вимірника, що заявляється На фиг 1 приведена функціональна схема фазочутливого рефлектометричного вимірника коефіцієнта відбиття Фазочутливий рефлектометричний вимірник коефіцієнта відбиття містить послідовно сполучені генератор 1, спрямований відгалужувач 2, орієнтований на падаючу хвилю, в пряме плече допоміжного хвилеводу якого включений детектор 3, а в зворотне плече - узгоджене навантаження 4, спрямований відгалужувач 5, орієнтований на відбиту хвилю, в пряме плече якого включений детектор 6, а в зворотне плече - узгоджене навантаження 7, спрямований відгалужувач 8, орієнтований на відбиту хвилю, в пряме плече якого включений детектор 9, а в зворотне - короткозамкнена пластина 10, виходи детекторів підключені до входів індикаторного пристрою 11 Вихід третього спрямованого відгалужувана підключається до навантаження 12, що досліджується Пристрій працює таким чином Сигнал від генератора 1, частково відгалужуючись у повторні хвилеводи спрямованих відгалужувачей 2, 5, 8, поступає на хвилеводний пристрій, що досліджується 12 Відображений від пристрою 12 сигнал також відгалужується у ДОПОМІЖНІ хвилеводи спрямованих відгалужувачей Сигнал Ui з детектора 3 пропорційний квадрату амплітуди падаючої хвилі, сигнал ІІ2 з детектора 6 пропорційний квадрату амплітуди відбитої хвилі, а сигнал ІІз з детектора 9 являє собою результат інтерференції па даючої і відбитої хвилі Модуль коефіцієнта відбиття можна визначити з відношення сигналів ІІ2 і U-i, сигнал ІІз використовується для визначення фази коефіцієнта відбиття Калібрування вимірника здійснюється по узгодженому навантаженню і короткозамкненой пластині При приєднанні до вихідного фланцу спрямованого відгалужувана 8 узгодженого навантаження сигнали з детекторів 3, 6, 9 будуть ВІДПОВІДНО рівні = ^-MKi Kitr LJ2K1 = и, изкі~Кз^г де кі, кз — коефіцієнти пропорційності, Ег - сигнал мікрохвильового генератора За допомогою елементів калібрування сигнали U I K I і U3K1 вирівнюються U I K I = U3K1 Умовою першого калібрування є рівність к-і=кз=к Друге калібрування здійснюється по короткозамкненой пластині, підключеній до вихідного фланцу спрямованого відгалужувача 8 Сигнали з детекторів 3, 6, будуть ВІДПОВІДНО рівні ІІ2К2 г ГКЗК , де кг — коефіцієнт пропорцюнальності для детектора 6, Гкзк — модуль коефіцієнта передачі калибровочной короткозамкненой пластини Вирівнюючи сигнали UiK2 - U2K2, отримаємо умову другого калібрування кі = кгГкзк2 Враховуючи, що модуль коефіцієнта відбиття калибровочной короткозамкненой пластини рівний одиниці Гкзк - 1, отримаємо кі = кг Таким чином, враховуючи перше і друге калібрування, маємо рівність кі = кг= кз = к При підключені до вихідного фланцу спрямованого відгалужувача 8 пристрою, що досліджується, сигнали з детекторів 3, 6, 9 з урахуванням калібрування будуть ВІДПОВІДНО рівні = кіЕ г О) U, = kEr Тх (2) U3 = кЕ г 2 [Гкз 2 + Гх2 + 2 ГкзГхсо5(фкз-фх)], (3) де Гх і ер*- модуль і фаза коефіцієнта відбиття хвилеводного пристрою 12, що досліджується, Гкз і Фкз — модуль і фаза коефіцієнта відбиття короткозамкненой пластини 10 підключеною до зворотного плеча допоміжного хвилеводу спрямованого відгалужувача 8 Короткозамкнена пластина 10 розташовується в площині вихідного фланця спрямованого відгалужувача 6 для того, щоб фаза коефіцієнта відбиття пристрою, що досліджується визначалася в площині вхідного фланця У цьому випадку шлях падаючої хвилі, відбитої від короткозамкненой пластини 10, що поступила до детектора 9, рівний шляху хвилі відображеної від пристрою 12, що досліджується і також що поступила на детектор 9 З трьох рівнянь (1-3) визначається модуль і фаза коефіцієнта відбиття Гх і фх Обробка результатів вимірювання визначається в індикаторному пристрої 11 Відношення сигналів з детекторів 6 і 3 буде 43858 U, = Гх' Таким чином, визначивши відношення сигна (4), ЗВІДСИ _лів Гх = (5) и, , и, (11), можна знайти модуль і фазу ко ефіцієнта відбиття пристрою, що досліджується Гх -I Фх Відношення сигналів з детекторів 9 і 3 має вигляд U и кз +г х + 2Г к з Г х соз(ф к з -ф х ) і (6) Враховуючи, що модуль коефіцієнта відобра:: женнякороткозамкненой пластини 10 Гкз 1 , а фаза фкз - 180°, відношення U) буде рівне (8) У зв'язку з ідентичністю конструкцій спрямованих відгалужувачей і детекторів, можливе досягнення рівності кі = к2= кз = к в смузі частот, що дає можливість побудови панорамних вимірників модуля і фази коефіцієнта відбиття і автоматизації процесу вимірювань Вимірник, що пропонується можна побудувати для будь-яких хвилеводних трактів з комерційно доступних спрямованих відгалужувачей і детекторів, виконаних на основі порожнистих металевих, коаксіальних, полозкових, діелектричних, металеводіелектричних хвилеводів Враховуючи відкритий і напіввідкритий характер полозкових, діелектричних, металеводіелектричних ЛІНІЙ передач, конструкція не повинна містити різких вигинів і неоднорідності Звідси 11 2 ^3_ Ф х =arccos < "ц (9) 2 Г 4 1 або, враховуючи (4), Ф х = arccos и, и, 3 2 и3 Е 7 V 9 Фіг 1 (10) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 9 а 1 2