Вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами

Вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами, який містить послідовно з'єднані генератор НВЧ сигналів, амплітудний модулятор, до другого входу якого підключений генератор радіочастоти, НВЧ атенюатор та направлений відгалужувач відбитої хвилі, до виходу якого підключений вимірюваний елемент, до відгалуженого виходу направленого відгалужувача відбитої хвилі підключені послідовно з'єднані НВЧ детектор та резонансний підсилювач, з'єднаний з блоком АРП. який містить диференційний підсилювач, джерело опорної напруги, з'єднане з одним із входів диференційного підсилювача, і інтегратор, підключений між виходом диференційного підсилювача та керуючим входом резонансного підсилювача, та два індикатори, який відрізняється тим, що в нього введені діль Винахід відноситься до радіовимірювальної техніки та може бути використаний для вимірювання якості узгодження опорів елементів високочастотних та надвисокочастотних трактів передачі інформації та енергії Для характеристики якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами користуються такими поняттями як. коефіцієнт відбиття та коефіцієнт переломлення. Під коефіцієнтом відбиття розуміють відношення амплітуди відбитої хвилі до амплітуди хвилі, що падає, а коефіцієнт переломлення - відношення амплітуди хвилі, що пройшла, до хвилі, що падає При хорошій якості узгодження опорів коефіцієнт відбиття близький до нуля, а коефіцієнт переломлення - до одиниці. Вимірники якості узгодження опорів виконуються на основі вимірювальної лінії з пересувним зондом, а також трійника, в одне з плечей якого включається емкісне на ник частоти з двома парафазними виходами, вхід якого з'єднаний з виходом генератора радіочастоти, послідовно з'єднані перший синхронний детектор, другий вхід якого з'єднаний з виходом генератора радіочастоти, перший фільтр нижніх частот, підсилювач низької1 частоти, другий синхронний детектор, другі входи якого з'єднані з парафазними виходами дільника частоти, та другий фільтр нижніх частот, до виходу якого підключений перший індикатор, вихід першого фільтра нижніх частот через введені перший автоматичний ключ та третій фільтр нижніх частот з'єднаний з другим входом диференційного підсилювача, а через введені другий автоматичний ключ та четвертий фільтр нижніх частот з'єднаний з другим індикатором, і другий амплітудний модулятор, підключений між виходом направленого відгалужувача відбитої хвилі та входом вимірюваного елемента, другий вхід другого амплітудного модулятора з'єднаний з одним із виходів дільника частоти та керуючим входом першого автоматичного ключа, керуючий вхід другого автоматичного ключа з'єднаний з другим парафазним виходом дільника частоти, а вхід першого синхронного детектора з'єднаний з виходом резонансного підсилювача. вантаження, чи двонаправлений відгалужувач, що розділяє падаючу та відбиту хвилі Найбільш широко використовуються вимірники з направленими відгапужуаачами падаючої та відбитої хвилі (див. Абубаниров Б.А., Ґудкоа К.Г, Нечаев Э.В. Измерение параметров радиотехнических цепей / Под ред. В.Г, Андрущенко, Б П. Фатеева -М.:Радио и связь, 1984, с. 116-118) Відомий вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами (див. Измерения в электронике: справочник /В.А. Кузнецов, В.А Долгов, Б Н. Коневских и др./ Под. ред В А. Кузнецова. - М : Знергоатомиздат, 1987, с. 220), який містить генератор сигналів, двонаправпений відгалужувач, включений між генератором сигналів та вимірюваним елементом, і вимірник відношення амплітуд сигналів, входи якого з'єднані з виходами двонаправленого відгалужувача. о> со ю со 5Г 35394 Виділені направленими відгалужувачами сигнали детектуються високочастотними чи надвисокочастотними детекторами головками, які вмонтовані в другорядні тракти направлених відгалужувачів. Сигнал на виході детекторної1 головки хвилі, що падає, підтримується сталою системою автоматичного регулювання потужності генератора. Сигнал на виході детекторної головки відбитої хвилі в цьому випадку пропорційний коефіцієнту відбиття чи коефіцієнту переломлення (послаблення), якщо направлений відгалужувач підключений на виході вимірювального елемента Проте неминуча неідентичність параметрів двох направлених відгалужувачів, двох детекторних головок, нестабільність та дрейф нуля підсилювачів постійної напруги на виході детекторів обумовлює великі похибки вимірювання в оцінці ступеня узгодження, особливо при малих значеннях коефіцієнта відбиття. Відомий також вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами (див Чернушенко A.M., Майбородин А В. Измерения параметров электронных приборов дециметрового и сантиметрового диапазонов волн Под ред А М.Чернушенко - М. : Радио и связь, 19S6, с 106-107), який містить послідовно з'єднані генератор НВЧ сигналів, амплітудний модулятор, до другого входу якого підключений генератор радіочастоти, НВЧ атенюатор та направлений відгапужувач відбитої хвилі, до виходу якого підключений вимірюваний елемент, до відгалуженого виходу направленого відгалужувача відбитої хвилі підключені послідовно з'єднані НВЧ детектор та резонансний підсилювач з блоком АРП, який містить диференщйний підсилювач, джерело опорної напруги, з'єднане з одним із входів диференційного підсилювача, інтегратор, підключений між виходом диференційного підсилювача та керуючим входом резонансного підсилювача, та два індикатори. Крім того, відомий вимірник містить направлений відгалужувач падаючої хвилі, підключений до виходу НВЧ атенюатора, до відгалуженого вихода якого підключені другий НВЧ детектор та другий резонансний підсилювач, керуючий вхід якого з'єднаний з керуючим входом першого резонансного підсилювача, другий вхід диференційного підсилювача через випрямляч з'єднаний з виходом другого резонансного підсилювача, а індикатор через випрямляч підключений до виходу першого резонансного підсилювача. Завдяки автоматичному регулюванню підсилення (АРП) резонансних підсилювачів на рівні потужності падаючої хвилі показання Індикатора пропорційні коефіцієнту відбиття вимірюваного елементу. Проте неминуче розстроювання двох резонансних підсилювачів викликає значну нерівність "їх коефіцієнтів підсилення при одному й тому ж керуючому сигналі, що викликає велику похибку в значенні коефіцієнта відбиття. Крім того, два НВЧ детектора, навіть при цілком ідентичних конструкціях детекторних секцій та однакових вольтамперних характеристиках діодів по постійному струму, в діапазоні НВЧ можуть сильно відрізнятися по своєму повному опору, і як наслідок, по чутливості Тому точність двоканальних вимір ників якості узгодження опорів по коефіцієнту відбиття залишається низькою. В основу винаходу покладена задача створення такого вимірника якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами, в якому введення нових елементів та зв'язків дозволило б виключити вплив нестабільності параметрів НВЧ елементів і розстройки резонансного підсилювача на результат вимірювання коефіцієнта відбиття, і забезпечити можливість одночасного вимірювання коефіцієнта переломлення, завдяки чому підвищиться точність вимірювання і розширяться функціональні можливості вимірника Поставлена задача вирішується тим, що в вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами, який містить лоспідовно з'єднані'генератор НВЧ сигналів, амплітудний модулятор, до другого входу якого підключений генератор радіочастоти, НВЧ атенюатор та направлений відгалужувач відбитої хвилі, до виходу якого підключений вимірюваний елемент, до відгалуженого виходу направленого відгапужувача відбитої хвилі підключені послідовно з'єднані НВЧ детектор та резонансний підсилювач, з'єднаний з блоком АРП, який містить диференційний підсилювач, джерело опорної напруги, з'єднане з одним із входів диференційного підсилювача, і інтегратор, підключений між виходом диференційного підсилювача та керуючим входом резонансного підсилювача, та два Індикатори, згідно винаходу, введені дільник частоти з двома парафазними виходами, вхід якого з"єднаний з виходом генератора радіочастоти, послідовно з'єднані перший синхронний детектор, другий вхід якого з'єднаний з виходом генератора радіочастоти, лерший фільтр нижніх частот, підсилювач низької частоти, другий синхронний детектор, другі входи якого з'єднані з' парафазними виходами дільника частоти, та'другий фільтр нижніх частот, до виходу якого підключений перший індикатор, вихід першого фільтра нижніх частот через введені перший автоматичний ключ та третій фільтр нижніх частот з'єднаний з другим входом диференційного підсилювача, а через введені другий автоматичний ключ та четвертий фільтр нижніх частот з'єднаний з другим індикатором, другий амплітудний модулятор, підключений між виходом направленого відгалужувача відбитої хвилі та входом вимірюваного елемента, другий вхід другого амплітудного модулятора з'єднаний з одним із виходів дільника частоти та керуючим входом першого автоматичного кпюча, керуючий вхш другого автоматичного ключа з'єднаний з другим парафазним виходом дільника частоти, а вхід першого синхронного детектора з'єднаний з виходом резонансного підсилювача. Саме введення в схему вимірника якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами другого амплітудного модулятора на виході направленого відгалужувача відбитої хвилі, який керується сигналами генератора радіочастоти через дільник частоти, та двох синхронних детекторів, перший із яких керується сигналом генератора радіочастоти безпосередньо, а другий через дільник частоти, двох автоматичних ключів з фільтрами нижніх частот, при чому перший та другий ключі керуються від протифазних виходів дільника частоти, а другий амплітудний модулятор 35394 працює синхронно з першим автоматичним ключем, підключення входу дифереиційного підсилювача блока АРП через перший автоматичний ключ та третій фільтр нижніх частот до виходу першого фільтра нижніх частот, який підключений до виходу* першого синхронного детектора, та підключення індикаторів до виходів другого і четвертого фільтрів нижніх частот забезпечує однокзнальність перетворення падаючої та відбитої хвилі, що виключає вплив'нестабільності параметрів НВЧ елементів, і розстройки резонансного підсилювача на результат вимірювання коефіцієнта відбиття, а також розширює функціональні можливості вимірника за рахунок одночасного вимірювання коефіцієнта переломлення, що забезпечує комплексну оцінку якості узгодження опорів елементів в трактах з розподільними параметрами з високою точністю. На креслені (фіг.) представлена функціо-, нальиа схема вимірника якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами. Вимірник містить послідовно з'єднані генератор 1 НВЧ сигналів, перший амплітудний модулятор 2, до другого входу якого підключемий генератор 3 радіочастоти, НВЧ атенюатор 4, направлений відгалужувач відбитої хвилі 5, другий амплітудний модулятор 6, другий вхід якого з'єднаний з одним із парафазних виходів дільника 7 частоти До виходу амплітудного модулятора 6 підключений вимірюваний елемент 8, якість узгодження з яким перевіряється. До відгалуженого виходу направленого відгалужувача 5 підключені послідовно з'єднані НВЧ детектор 9, що керує резонансним підсилювачем 10, перший синхронний детектор 11, перший філ'ьтр 12 нижніх частот, підсилювач 13 низької частоти, другий синхронний детектор 14, другий фільтр 15 нижніх частот та перший індикатор 16. Вихід фільтра 12 нижніх частот через перший автоматичний ключ 17 та третій фільтр 18 нижніх частот з'єднаний з одним входом диференційного підсилювача 19, другий вхід якого з'єднаний з джерелом 20 опорної напруги. Вихід диференційного підсилювача з'єднаний через інтегратор 21 з керуючим входом резонансного підсилювача 10. Вихід фільтра 12 нижніх частот також підключений через другий автоматичний ключ 22 та четвертий фільтр 23 нижніх частот до "другого індикатора 2Л. Вхід дільника 7 частоти та другий вхід синхронного детектора 11 з'єднані з виходом генератора 3 радіочастоти. Керуючий вхід першого автоматичного ключа 17 з'єднаний з другим входом амплітудного модулятора 6 та одним із парафазних виходів дільника 7 частоти. Другі виходи синхронного детектора 14 підключені до парафазних виходів дільника 7 частоти. Вимірник якості узгодження опорів елементів трактів з розподільними параметрами працює слідуючим чином. Надвисокочастотний (НВЧ) сигнал генератора 1 модулюється по амплітуді в модуляторі 2 радіочастотним сигналом генератора 3. Модульований НВЧ сигнал через НВЧ атенюатор 4 та направлений відгалужувач 5 поступає на другий амплітудний модулятор 6. Модулятор 5, виконаний на pin-діодах, працює в режимі переривання та відбиття перерваного сигналу, коли на його другий вхід надходить керуючий сигнал F з виходу дільни ка 7 частоти Керуючі сигнали низької частоти формуються дільником 7 частоти із сигналу радіочастоти { генератора 3 Частота модуляції НВЧ сигналу вибирається в межах f = 200. 100 кГц, а частоту переривання при коефіцієнті ділення п = =16 . 32 одержимо в межах F=1200 . 600 Гц. Під впливом керуючого сигналу на другий вхід амплітудного модулятора 6 модульований НВЧ сигнал відбивається від модулятора та через направлений відгалужувач 5 надходить до НВЧ детектора 9. В результаті квадратичного детектування слабкого сигналу на його виході в інтервалі 0 < t < лЯї виділяється радіоімпульс частоти модуляції Ui(t) = KiK2Strn2P)COs( tot +cp), • (1) де Кі - коефіцієнт передачі по потужності атенюатора 4; • Кг - коефіцієнт передачі по потужності направленого відгалужувача 5; Si - чутливість НВЧ детектора 9; m - коефіцієнт глибини амплітудної модуляції; Рі - потужність НВЧ сигналу генератора 1; ш=2гс( - круговсу частоти заповнення радіоімпульсів. При відсутності керуючого сигналу амплітудний модулятор 5 відкритий Модульований НВЧ сигнал надходить на вимірюваний елемент 8. В залежності'від якості узгодження опорів тракту передачі та елемента 8 частина НВЧ сигналу надходить через елемент, а частина відбивається Відбитий НВЧ сигнал .приходить через відкритий модулятор 6 та через направлений відгалужувач 5 на детектор 9 В сусідньому Інтервалі 7c£i