Спосіб визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно нестійкого чотириполюсника

Спосіб визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно нестійкого чотириполюсника шляхом послідовного вимірювання мінімально досяжного значення вхідного (вихідного) імітансу чотириполюсника Re Wвх. min 3 D Re( Wmin 2 C f4 Wmin1) ; 4 D Re( Wmin 4 Wmin 3 ) . f3 ; Корисна модель відноситься до області електроніки, зокрема до вимірювальної техніки визначення параметрів чотириполюсників. Відомий спосіб визначення граничної частоти fгр потенційно-нестійких чотириполюсників шляхом вимірювання модуля коефіцієнту підсилення на частоті fвим в 3-4 рази меншій за граничну шляхом розрахунку за формулою fгр / fвим [Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. Учебник для студентов высш. техн. учебы, завед. Изд. 2-е, доп. М, «Энергия», 1972, с.104, ф-ла (4-79)]. Недоліком даного способу є низькі функціональні можливості, так як відсутня можливість визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно-нестійкого чотириполюсника. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно-нестійкого чотириполюсника fopt , що випливає з визначення її як характерної для потенційно-нестійких чотириполюсників частоти, на якій мінімально-досяжне значення вхідного Re Wвх. min (вихідного) імітансу чотириполюсника (Re Wвих. min ) менше нуля та виконуються умови: Re Wвх. min 0 f ; Re Wвих. min 0 f ; шляхом багаторазового послідовного вимірювання мінімально-досяжного значення вхідного (вихідноRe Wвх. min го) імітансу чотириполюсника (Re Wвих. min ) як Re Z 2 (K c1 1) Re Z1(K c 2 1) Re Wвих. min K c1 K c 2 , де Z 1 і Z 2 - перший і другий комплексний опір із відомою дійсною частиною, K c1 , K c 2 - інваріантні коефіцієнти стійкості навантаженого чотириполюсника при навантаженні відповідно першим Z 1 та другим Z 2 комплексним опором із відомою дійсною частиною; причому K c1 , K c 2 розраховують за формулами: K c1 11679 2 PГ P11P12 2PГ P11P12 , K c2 2 PГ P21P22 2PГ P21P22 , PГ - потужність електромагнітних коливань, що де подають на клеми потенційно-нестійкого чотириполюсника; P11 , P12 - значення потужності електромагнітних коливань, що надходять на вхід вимірювача потужності з виходу потенційно-нестійкого чотириполюсника в режимі двостороннього узгодження, відповідно, при підключенні до входу чотириполюсника першого Z 1 і другого Z 2 комплексних опорів із відомою дійсною частиною; P12 , P22 - значення потужності електромагнітних коливань, що надходять на вхід вимірювача потужності з виходу потенційно-нестійкого чотириполюсника в режимі двостороннього узгодження, відповідно, при підключенні до входу чотириполюсника першого Z 1 і другого Z 2 комплексних опорів із відомою дійсною частиною [Филинюк H.A. Активные СВЧ фильтры на транзисторах. - М.: Сов. Радио, 1987, с.13]. Недоліком даного способу є велика трудомісткість, пов'язана з необхідністю проведення великої кількості вимірювань інваріантного коефіцієнта стійкості навантаженого потенційно-нестійкого чотириполюсника та низька точність. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно-нестійкого чотириполюсника, в якому за рахунок нової послідовності виконання операцій досягається можливість зменшення кількості вимірювань, що призводить до підвищення точності та зменшення трудомісткості визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно-нестійкого чотириполюсника. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення оптимальної частоти перетворення імітансу потенційно-нестійкого чотириполюсника, шляхом послідовного вимірювання мінімально-досяжного значення вхідного (вихідного) Re Wвх. min імітансу чотириполюсника (Re Wвих. min ) як Re Z 2 (K c1 1) Re Z1(K c 2 1) Re Wвих. min K c1 K c 2 , де Z 1 і Z 2 - перший і другий комплексний опір із відомою дійсною частиною; K c1 , K c 2 - інваріантні коефіцієнти стійкості навантаженого чотириполюсника при навантаженні від 5 11679 6 нестійкого чотириполюсника на оптимальній часповідно першим Z 1 та другим Z 2 комплексним опором із відомою дійсною частиною; причому тоті перетворення і на частотах f1 f 4 відповідно, подальший розрахунок сумісного рішення даної K c1 , K c 2 розраховують за формулами: системи рівнянь 2 PГ P11P12 A D f3 B C f1 A C Re( Wmin1 Wmin 3 ) K c1 , fopt 2PГ P11P12 A D B C , 2 де A f1 f2 ; PГ P21P22 K c2 D Re( Wmin 2 Wmin1) ; 2PГ P21P22 , C f4 f3 ; де PГ - потужність електромагнітних коливань, що D Re( Wmin 4 Wmin 3 ) ; подають на клеми потенційно-нестійкого чотириОдночасно розв'язок системи рівнянь двох полюсника; прямих, що апроксимують відрізки кривої P11 , P12 - значення потужності електромагнітних Re Wвх. min (Re Wвих. min ) на частотах, що лежать коливань, що надходять на вхід вимірювача потунижче оптимальної fopt дозволяє визначити нажності з виходу потенційно-нестійкого чотириполюсника в режимі двостороннього узгодження, ближене значення Re W min на оптимальній частовідповідно, при підключенні до входу чотириполюті перетворення імітансу сника першого Z 1 і другого Z 2 комплексних опо( fopt f3 ) D рів із відомою дійсною частиною; Re W min( fopt ) Re W min3 C P12 , P22 - значення потужності електромагнітних Похибка визначення fopt в значній мірі буде коливань, що надходять на вхід вимірювача потузалежати від частотної нелінійності кривої жності з виходу потенційно-нестійкого чотирипоRe W min і може бути знижена шляхом повторних люсника в режимі двостороннього узгодження, відповідно, при підключенні до входу чотириполювимірювань на частотах відмінних від f1 f4 з насника першого Z 1 і другого Z 2 комплексних опоступним розрахунком fopt і пошуком середнього рів із відомою дійсною частиною; значення цієї частоти, на основі першого, другого спочатку вимірюють мінімально-досяжне значення чи третього етапу вимірювань. Re Wвх. min Re Wвих. min Спосіб, що пропонується, в порівнянні з протовхідного та вихідного імітипом має суттєві відмінності - підвищену точність тансу потенційно-нестійкого чотириполюсника на та меншу трудомісткість визначення граничної частотах f1 та f2 , що обирають в області частотчастоти потенційно-нестійкого чотириполюсника, ної залежності імітансів, де що досягається шляхом зменшення кількості виміRe Wвх. min рювань до чотирьох. 0 На фіг.1 зображено частотну залежність мініRe Wвх. min 0 Re Wвих. min 0 f ; або ; мально-досяжного дійсного імітансу потенційноRe Wвих. min нестійкого чотириполюсника. 0 На фіг.2 зображено структурну схему приa , строю для виконання способу. потім на частотах f3 та f 4 , що обирають в області На фіг.1 введено наступні позначення: A та частотної залежності імітансів, де B - точки перетину апроксимуючою прямою 1 графіку частотної залежності мінімальноRe Wвх. min 0 досяжного дійсного імітансу потенційно-нестійкого Re Wвх. min 0 Re Wвих. min 0 f ; або ; чотириполюсника, що є точками вимірювання знаRe Wвих. min чень мінімально-досяжного дійсного імітансу від0 повідно на частоті f1 та f2 ; та D - точки перетину a , подальшу побудову системи рівнянь двох прямих, апроксимуючою прямою 2 графіку частотної залежності мінімально-досяжного дійсного імітансу Re Wвх. min що апроксимують відрізки кривої потенційно-нестійкого чотириполюсника, що є точ(Re Wвих. min ) ками вимірювання значень мінімально-досяжного на частотах, що лежать нижче оптидійсного імітансу відповідно на частоті f3 та f4 . f мальної opt , Пристрій для проведення вимірювань складаRe( Wmin 0 Wmin1 ) fopt f1 ється (фіг.2) з генератора електромагнітних коливань 1, вихід якого з'єднаний із входом першого Re( Wmin 2 Wmin1 ) f2 f1 ; комутатора 3 через перший трансформатор 2, що Re( Wmin 0 Wmin 3 ) fopt f3 узгоджує. Один із виходів першого комутатора 3 з'єднаний із виходом потенційно-нестійкого чотиRe( Wmin 4 Wmin 3 ) f 4 f3 , риполюсника 4 і першим входом другого комутаRe Wmin 0 Re Wmin1 Re Wmin 4 тора 5. Вихід другого комутатора 5 через другий де , - значення мітрансформатор 6, що узгоджує, з'єднаний із вхонімально-досяжного дійсного імітансу потенційно 7 11679 8 дом вимірювача потужності 7. Другий вихід першочотириполюсника 4 у режимі узгодження опору го комутатора 3 з'єднаний із другим входом другогенератора 1 електромагнітних коливань із вихідго комутатора 5 і з входом третього комутатора 8. ним опором потенційно-нестійкого чотириполюсПерший вихід третього комутатора 8 з'єднаний ника 4 й узгодження опору вимірювача потужності через перший комплексний опір 9 із відомою дійс7 із вхідним за допомогою третього комутатора 8 ною складовою з входом невзаємного чотирипопершого 9 і другого 10 комплексних опорів із відолюсника 4, другий вихід третього комутатора 8 мою дійсною складовою. через другий комплексний опір 10 з'єднаний із За результатами вимірювань P11 , P21 , P12 , входом потенційно-нестійкого чотириполюсника 4. P22 визначають оптимальну частоту перетворенСпосіб здійснюється наступним чином. Від геня імітансу потенційно-нестійкого чотириполюснинератора 1 подають електромагнітні коливання ка за формулами: постійної потужності і частоти через узгоджуючий трансформатор 2 і перший комутатор 3 на вхід A D f3 B C f1 A C Re( Wmin1 Wmin 3 ) , fopt третього комутатора 8, вихід якого через перший A D B C комплексний опір 9 з'єднують з входом потенційноA f1 f2 , нестійкого чотириполюсника 4. Вихід потенційнонестійкого чотириполюсника 4 за допомогою комуD Re( Wmin 2 Wmin1) , татора 5 через другий узгоджуючий трансформаC f4 f3 , тор 6 з'єднують з входом вимірювача потужності 7. Потім за допомогою узгоджуючих трансформатоD Re( Wmin 4 Wmin 3 ) , рів 2 і 6 встановлюють режим узгодження опору Re Z 2 (K c1 1) Re Z1(K c 2 1) генератора електромагнітних коливань 1 із вхідRe Wвих. min ним опором потенційно-нестійкого чотириполюсK c1 K c 2 , ника 4 при включеному в його 2 PГ P11P12 вхідне коло першому комплексному опорі 9 і K c1 узгоджують опір вимірювача потужності 7 із вихід2PГ P11P12 , ним опором потенційно-нестійкого чотириполюс2 ника 4 і в цьому режимі вимірюють потужність P11 PГ P21P22 K c2 електромагнітних коливань на його виході. Потім 2PГ P21P22 , за допомогою комутатора 8 електромагнітні колиде PГ - потужність електромагнітних коливань, що вання генератора 1 подають через другий комплексний опір 10 із відомою дійсною складовою на подають на клеми невзаємного чотириполюсника; вхід потенційно-нестійкого чотириполюсника, за P11 ; P12 - значення потужності електромагнітних допомогою узгоджуючих трансформаторів 2 і 6 коливань, що надходять на вхід вимірювача потувстановлюють режим узгодження опору генератожності з виходу потенційно-нестійкого чотирипора 1 із вхідним опором потенційно-нестійкого чолюсника в режимі двостороннього узгодження, тириполюсника 4 при включеному в його вхідне відповідно, при підключенні до входу чотириполюколо другому комплексному опорі 10 із відомою сника першого Z1 і другого Z 2 комплексних оподійсною складовою, і узгоджують опір вимірювача рів із відомою дійсною частиною; потужності 7 із вихідним опором потенційнонестійкого чотириполюсника 4, і в цьому режимі P12 , P22 - значення потужності електромагнітних вимірюють потужність на його виході. Електромагколивань, що надходять на вхід вимірювача потунітні коливання генератора 1 через перший узгожності з виходу потенційно-нестійкого чотириподжуючий трансформатор 2 і перший комутатор 3 люсника в режимі двостороннього узгодження, подають на вихід потенційно-нестійкого чотириповідповідно, при підключенні до входу чотириполюлюсника 4, а вимірювач потужності 7 через другий сника першого Z1 і другого Z 2 комплексних опоузгоджуючий трансформатор 6 і комутатор 5 підкрів із відомою дійсною частиною. лючають до входу третього комутатора 8 і здійснюють вимір потужності P12 і P22 електромагнітних коливань на вході потенційно-нестійкого чоти 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 11679 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601