Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Развязывающее устройство

Образцовый аттенюатор

Измеряемый четырехполюсник

Генератор

Детекторная головка

:

Индикатор

Рис. 10.1. Схема измерения ослабления методом последовательного замещения на СВЧ

образцовый и поверяемый. Затухание обоих аттенюаторов сравнивается таким образом, чтобы сумма затуханий их осталась постоянной (в первоначальном положении один аттенюатор имеет максимальное затухание, другой - минимальное; в конечном положении - наоборот). Пределы измерения этим методом довольно велики (до 70 - 80 дБ), а собственная погрешность метода мала и определяется в основном погрешностью образцового аттенюатора.

Схема измерения ослабления методом замещения на СВЧ представлена на рис. 10.1.

Метод параллельного замещения на СВЧ.

При этом методе СВЧ тракт состоит из двух параллельных каналов, в один из которых включается образцовый аттенюатор, а во второй - поверяемый. По индикатору с помощью образцового аттенюатора устанавливается равное затухание в обоих каналах. Затухание поверяемого аттенюатора определяется по затуханию образцового аттенюатора. Погрешность измерения определяется погрешностью образцового аттенюатора, погрешностью за счет неидентичности каналов и нестабильностью генератора.

Схема измерения ослабления методом параллельного замещения на СВЧ представлена на рис 10.2.

Метод последовательного замещения на промежуточной частоте (супергетеродинный метод). Метод заключается в сравнении затухания, вносимого исследуемым четырехполюсником в тракт СВЧ, с затуханием образцового аттенюатора на промежуточной частоте образцовой установки. Этот метод универсален, так как позволяет работать в широком диапазоне частот с одним и тем же образцовым аттенюатором и обеспечивает погрешность измерения примерно 1 % затухания в децибелах. Пределы измерения ослабления значительны (100 - 120 дБ).

Схема измерения ослабления методом последовательного замещения на промежуточной частоте представлена на рис. 10.3.

Метод параллельного замещения на промежуточной частоте. Схема измерения ослабления методом параллельного замещения представлена на рис. 10.4. На выходах смесителей Z и 2 сигналы промежуточной ча-

стоты синхронны, причем амплитуда сигнала на выходе смесителя Z всегда постоянна, а амплитуда и фаза сигнала на выходе смесителя 2 зависят от комплексного коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника.

С помощью образцового фазовращателя и образцового аттенюатора компенсирую-ший сигнал подбирается таким, чтобы сумма измеряемого и компенсирующего сигналов равнялась нулю. Это возможно тогда, когда ослабление образцового аттенюатора точно совпадает с ослаблением поверяемого четырехполюсника, а фаза коэффициента передачи образцового фазоврашателя отличается от фазового сдвига, вносимого поверяемым четырехполюсником, на 180°.

Этот метод позволяет обеспечить следующие погрешности: систематическую 0,02-0,4 дБ; случайную 0,01-0,6 дБ.

Принцип действия фазовращателя основан на том, что с помощью двух фазосдви-гающих цепочек и трансформаторов формируются четыре напряжения, последовательно сдвинутые на 90°:

iSinmt; Л j sin (cot-I-90°);

A sin(cot -I- 180°); A sm(cot -I- 270°).

Эти напряжения через управляемые элементы с коэффициентами передачи Kj, К, Кз, суммируются. Суммарный сигнал А можно записать следующим образом:

Л = Л, [К sin cot -I- 2 sin (cot -t- 90°) -t-

-I-Кз sin (cot-I- 180°)-)-

-I- sin (cot + 270°)] = 1 (K, - Кз) sin cot -I-

+ AiK - cos cot.

Если разность коэффициентов передачи К1 - Кз и - 4 изменять по закону К, - - Кз = Ко sin ф и Кг - 4 = Ко cos ф, то суммарный сигнал будет изменяться по закону

Л = Л ,Ко cos (cot - ф).

Фазовый сдвиг измеряется цифровым фазометром, встроенным в установку.

Одногенераторный измеритель, использующий сдвиг частоты с помощью балансного модулятора. В этой схеме на выходе смесителя выделяется сигнал частоты модуляции.



10.3. Методы измерения ослабления

Генератор

Развязывающее 1 f устройство

-~Ц Развязывающее

устройство

Образцовый аттенюатор

Пеоеключатель

Поверяемый аттенюатор

Измеритель мощности

Рис. 10.2. Схема измерения ослабления методом параллельного замещения на СВЧ

Измеряемый четырехполюсник

Развязывающее устройство

Развязывающее устройство

t :

Смеситель

Усилитель промежуточной частоты

Детектор

Гетеродин

Образцовый аттенюатор

Генератор

Генератор промежуточной частоты

Усилитель *

Индикатор

Рис. 10.3. Схема измерения ослабления методом последовательного замещения на промежуточной частоте

Компенсирующий сигнал промежуточной частоты

Исследуемый четырехполюсник

Генератор сигналов

Смеситель 1

Усилитель 1

Образцовый

фазовращатель

Смеситель 2

Гетеродин

Усилитель 2

Измеряемый сигнал промежуточной частоты

Образцовый аттенюатор

Фазовый

Фазовраша-

детектор 1

тепь 90°

Индикатор

Фазовый

детектор 2

Рис. 10.4. Схема измерения ослабления методом параллельного замещения на промежуточной

частоте

Образцовый фазовращатель

Генератор

Балансный

f+fnp

Исследуемый

сигналов

модулятор

аттенюатор

Усгшитель

Образцовый аттенюатор

Модулятор

Смеситель -1-

Фазовый детектор

Фазовращатель

Индикатор

90°

Рис. 10.5. Структурная схема одногенераторного измерителя, использующего сдвиг частоты

с помощью балансного модулятора



Модулятор

Генератор

Развязывающее устройство

Исследуемый четырехполюсник

Индикатор

Образцовый усилитель

Детектор

Развязывающее устройство

Рис. 10.6. Схема измерения ослабления методом замещения на низкой частоте

пропорциональный коэффициенту передачи четырехполюсника (рис. 10.5).

Этот метод является комбинированным, так как замещение фазы осуществляется на высокой частоте, а замещение ослабления -на частоте модуляции, которая в данном случае играет роль промежуточной.

Одногенераторные методы имеют то преимущество, что промежуточная частота является очень низкой, поэтому образцовый аттенюатор - это низкочастотный резистивный аттенюатор, точность которого может достигать десятитысячных долей децибела. Однако они имеют ограниченную чувствительность (из-за низкочастотных щумов смесителей), не превыщающую 10"* Вт.

Метод замещения на низкой частоте (метод квадратичного детектирования). Этот метод заключается в сравнении затухания, вносимого исследуемым четырехполюсником, с коэффициентом деления делителя, стоящего в схеме индикатора и работающего на частоте модуляции ВЧ генератора.

Напряжение частоты модуляции выделяется на кристаллическом детекторе, работающем на квадратичном участке своей характеристики. В этом случае продетектиро-ванное напряжение пропорционально СВЧ мощности. Поэтому

дБ = 10с/1/с/2,

где С/, - напряжение на выходе детектора без исследуемого четырехполюсника; и2 - то же напряжение при включенном четырехполюснике.

При применении делителя с плавно меняющимся коэффициентом деления формула принимает следующий вид:

Лб = 101в(К,/К2),

где Ki и Кг - соответствующие значения коэффициента деления делителя.

Практически делители бывают ступенчатыми и отсчет ведется по щкале вольтметра и по показаниям делителя. Тогда

A = m\g(U,KjU2K2).

Этот метод обеспечивает диапазон измеряемых величин 35-70 дБ с погрещностью + 0,1-0,15 дБ.

Схема измерения ослабления методом замещения на низкой частоте представлена на рис. 10.6.

Метод измерения с помощью направленных ответвителей. При этом методе ослабление исследуемого четырехполюсника определяется путем выделения, детектирования СВЧ сигналов в тракте с помощью направленных детекторов до и после четырехполюсника и последующего их сравнения. Этот метод применяется при панорамной индикации и измерении ослабления.

Погрешность измерения при этом методе определяется погрешностью за счет неидентичности направленных детекторов, неравномерности частотной характеристики, нестабильности сигнала и погрешностью индикаторного блока.

Схема измерения ослабления с помощью направленных ответвителей представлена на рис 10.7.

Метод короткозамкнутой линии (стоячей волны). Ослабление четырехполюсника можно измерять с помощью измерительной линии. При подключении короткозамыкателя на конце СВЧ тракта в нем устанавливается стоячая волна.

Напряжение на зонде измерительной линии будет определяться формулой

C/(x) = 2K(a)sin(2itxA),

Генератор качающейся частоты

Направленный ответвитель

Исследуемый четырехполюсник

Индикаторный блок

♦ I-

Направленный ответвитель

Согласованная нагрузка

Рис. 10.7. Схема измерения ослабления методом направленных ответвителей



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [117] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0169