Прилад для визначення малих комплексних коефіцієнтів відбиття у прямокутному хвилеводі

Пристрій для визначення малих комплексних коефіцієнтів відбиття в прямокутному хвилеводі, що включає прямокутний хвилевід, з'єднаний з генератором частоти, що перестроює, пристрій для зняття сигналів, пропорційних напруженості поля, причому пристрій зняття сигналів включає спрямовані відгалужувачі, з'єднані із хвилеводом, пристрій порівняння сигналів, з'єднаний з генератором частоти, що перестроює, а також об'єкт із відомою матрицею розсіювання, поміщений між спрямованими відгалужувачами, який відрізняється тим, що містить додатковий об'єкт із відомою матрицею розсіювання, що встановлюється перед досліджуваним об'єктом, а пристрій зняття сигналів містить скалярні детектори, з'єднані із пристроєм порівняння сигналів. Корисна модель відноситься до області виміру комплексних коефіцієнтів відбиття (KB) у хвилеводі. Пристрій застосовується для виміру матриць розсіювання вузлів СВЧ-трактов, що мають малі власні коефіцієнти відбиття. Прикладом таких пристроїв можуть служити погоджені навантаження, спрямовані відгалужувачи, ферітові вентилі, атенюаторы й т.д. Пристрій також може застосовуватися для вимірів інших об'єктів, що мають власний KB О, модуль якого близький до 0. До таких об'єктів ставляться: одиночне мікропроведення, слабкопоглинаючи кераміки й інші зразки на тлі погодженого хвилеводу, що поглинають покриття й т.д. Відомо вимірювальний пристрій на основі векторних аналізаторів ланцюгів [S. A. Wartenburg RF Measurements of Die and Packages - Boston, MA: Artech House, 2002], що складається із прямокутного хвилеводу, генератора частоти, що перебудовує, векторного аналізатора ланцюгів і гетеродинних детекторів. Принцип дії вимірників комплексного KB на основі векторного аналізатора ланцюгів складається в поділі сигналів хвиль, що падає й відбитої від досліджуваного об'єкта, їхньому гетеродинному перетворенні з метою зниження несучої частоти коливань і наступним синхронному детектируванії. Гетеродинне перетворення й синхронне детектирування здійснюється за допомогою векторного аналізатора ланцюгів. Поділ сигналів здійснюється звичайно або за допомогою спрямованого моста, або, що частіше зустрічається при хвилеводних вимірах, за допомогою спрямованих відгалужувачив. До осно вних джерел помилок при вимірах за допомогою векторних аналізаторів відносять помилки, пов'язані з неузгодженістю вимірювального порту (вносить значний вклад при вимірі відбиттів, близьких по модулі до одиниці) і спрямованістю моста або відгалужувача. Останній тип помилок відіграє важливу роль при вимірі малих по модулі KB. Спрямованість відгалужувача характеризує, наскільки гарно пристрій розділяє пряму й відбиту хвилі. При малих значеннях параметра спрямованості на виході спрямованого відгалужувача, що виділяє відбиту хвилю, може з'являтися сигнал помилки, порівнянний із самим вимірюваним сигналом від досліджуваного пристрою. Збільшення спрямованості відгалужувача досягається зменшенням його перехідного ослаблення, що, у свою чергу, приводить до зменшення амплітуди сигналу з виходу пристрою. У цьому випадку, погрішність визначення KB також зростає через складність виміру слабких сигналів. Для усунення впливу спрямованості й неузгодженості вимірювального порту на точність вимірів векторні аналізатори піддаються калібруванню. Процедура калібрування ґрунтується на вимірі еталонних мір КВ. За результатами вимірів будується т.зв. Error Box - матриця розсіювання вимірювального порту. Через параметри матриці Error Box перераховуються обмірювані значення KB пристроїв. До недоліків калібрування за допомогою матриці Error Box варто віднести факт, що звичайно в якості еталонних використаються навантаження, CM ю со О) 11352 модуль KB яких близький до 1 (КСВН - нескінченність) Єдиний еталон для калібрування векторного аналізатора ланцюгів у діапазоні малих KB погоджене навантаження, що має власний невраховуваний малий KB Неідеальнють еталона малого KB й обмеженість самого методу калібрування за допомогою матриці Error Box приводять до сумарної погрішності визначення KB порядку самої величини вимірюваного KB при модулі близько 0,1 Помилка істотно зростає при подальшому зменшенні модуля досліджуваного KB Як прототип обраний пристрій для визначення комплексного коефіцієнта передачі й відбиття у хвилеводі [Деклараційний патент України № 48692А, 2002 р , МПК 7 G 01 К 29/08] Пристрій містить генератор частоти, що перебудовує, 2 хвилеводи, спрямовані відгалужувач и, розташовані у хвилеводах, досліджуваний об'єкт, пристрій порівняння сигналів, об'єкт із відомою матрицею розсіювання Недоліком пристрою є те, що при зменшенні модуля KB досліджуваного об'єкта послабляються резонансні властивості області квазирезонатора Це приводить до зниження точності визначення KB Для KB близького по модулі до 0 резонансні властивості області квазирезонатора зникають і визначення KB стає неможливим В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалення пристрою на основі богаторезонансного методу визначення в одномодовом прямокутному хвилеводі комплексного коефіцієнта відбиття R = R е |(р , де |R - модуль KB, Ф - фаза KB, " = - мнима одиниця, для випадку, коли Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для визначення малих комплексних коефіцієнтів відбиття в прямокутному хвилеводі, що містить прямокутний хвилевід, з'єднаний з генератором частоти, що перебудовує, пристрій для зняття сигналів, пропорційних напруженості поля, причому пристрій зняття сигналів включає спрямовані відгалужувачи, з'єднані із хвилеводом, пристрій порівняння сигналів, з'єднане з генератором частоти, що перебудовує, об'єкт із відомою матрицею розсіювання, поміщений між спрямованими відгалужувачами, ВІДПОВІДНО ДО корисної моделі, містить додатковий об'єкт із відомою матрицею розсіювання, установлюваний перед досліджуваним об'єктом, а пристрій зняття сигналів містить скалярні детектори, з'єднані із пристроєм порівняння сигналів, що дозволяє підвищити точність визначення малих комплексних коефіцієнтів відбиття у хвилеводі Пристрій, що заявляє, містить Принципова схема пристрою зображена [на фіг ] Пристрій містить генератор частоти, що перебудовує (1), пристрій порівняння сигналів (2), хвилевід (3), пристрій зняття сигналів, що включає спрямований відгалужувач області А (4) зі скалярним детектором (5) і області В хвилеводу (6) з детектором (7), об'єкти з відомими матрицями розсіювання (8, 9), досліджуваний об'єкт (10) Область А волноводного тракту підключається до погодженого генератора частоти, що перебудо вує (1) і містить спрямований відгалужувач4 для виділення хвилі, що поширюється від генератора 1(А0) Область В хвилеводу 3 обмежена із двох сторін об'єктами з відомими матрицями розсіювання (8, 9) Спрямований відгалужувач 6 області В може розташовуватися або так, як показано на малюнку (для виділення й детектирования хвилі Во), або може бути розгорнуть для детектирования хвилі Ві Виходи спрямованих відгалужувачів 4, 6, а також вихід генератора 1 із сигналом, пропорційним частоті, з'єднані із пристроєм порівняння сигналів (2) Досліджуваний об'єкт міститься за об'єктом з відомою матрицею розсіювання (9) На фіг позначено Ао - амплітуда хвилі основного типу, порушуваної генератором в області А, частота f змінюється в інтервалі fmm