Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Тип прибора

Диапазон частот, ГГц

Пределы измерения КСВ

Погрешность измерения КСВ, %

ВЧ тракт, мм

Габариты, мм; масса, кг

Р2-81 Р2-82

1,25-5,0 1,25-5,0

1,04-5,0 1,04-5,0

4-15 4-7

16/4,6 16/7

ГКЧ 488x475x93; 15; блока измерительного 488 х 537 х 253; 25

ГКЧ 488 x 475 x 93; 15; блока измерительного 488 х 537 х 253; 25

усилителя отраженной волны для усиления сигнала отраженной волны и вьшолне-ния операций деления двух сигналов;

усилителя падающей волны для усиления сигнала падающей волны и выполнения операций деления двух сигналов;

синхронного детектора для дальнейшего усиления сигнала отраженной волны и его детектирования;

корректора для компенсации неидентичности СВЧ трактов;

осциллографического блока для визуального наблюдения частотных характеристик исследуемых объектов;

устройства для отсчета измеряемых величин;

усилителя метки;

источника питания.

Необходимость улучшения метрологических характеристик (повышения точности измерения КСВ и коэффициента передачи, точности отсчета частоты, расширения пределов измерения) при одновременном снижении

Усилитель отраженной волны

Синхронный детектор

Усилитель падающей волны

Uynp от ГКЧ

Корректор

Отсчетное устройство

AJlA-

Источник питания

Осциплогра-фический блок

Усилитель метки

-?-

Метка от ГКЧ

Рис. 5.10. Структурная схема индикатора КСВ и ослабления

трудоемкости вызвала разработку нового ряда тганорамных измерителей КСВ на базе микропроцессорной системы управления. Встроенная в прибор микропроцессорная система обеспечивает управление следующими операциями:

установкой пределов перестройки частоты и автоматической линеаризации перестройки;

автоматическим исключением погрешности неравномерности калибровки;

цифровой обработкой данных и выводом на экран измерительной информации;

процессом измерения в диалоговом режиме (прибор-оператор) с указанием ошибок оператора.

К таким приборам относятся панорамные измерители КСВ типов Р2-73-Р2-82 (табл. 5.3).

Приборы имеют запрограммированный режим коррекции неквадратичности СВЧ детектора, отстройки от шумов, режимы записи и сравнения частотных характеристик измеряемых объектов. Кроме того, они позволяют выявлять ошибки оператора. Ошибка оператора или схемы индицируется на экране осциллографического индикатора надписью ОШИБКА.

Конструктивно приборы состоят из генератора качающейся частоты и измерительного блока со встроенной микропроцессорной системой и осциллографическим индикатором. Измерительный блок является базовым и при смене плат программной памяти может также работать в других диапазонах частот. Приборы имеют выход на регистрирующее устройство и могут работать в составе автоматических измерительных систем с ЭВМ.

Измерители комплексных коэффициентов передачи. Использование сигналов со сложным законом модуляции в радиосвязи, радиолокации, радионавигации, радиоскопии, радиоастрономии вьщвигает определенные требования к устройствам их приема, передачи и формирования.



В зависимости от назначения устройства и места включения его в аппаратуру контролируются модуль коэффициента передачи, электрическая длина (фазовый сдвиг), коэффициент отражения со стороны входа и выхода или полное сопротивление - составляющие S-параметров.

Панорамные измерители S-параметров позволяют получить наиболее полную информацию о частотных характеристиках СВЧ устройств, поэтому интерес к измерителям S-параметров растет с каждым годом как со стороны разработчиков радиоизмерительной аппаратуры, так и со стороны потребителей.

Развитие техники панорамного измерения S-параметров в последние годы значительно стимулировало внедрение вычислительной техники в область радиоизмерений, так как только на базе измерителей S-параметров могут бьггь созданы автоматизированные прецизионные системы для измерения параметров СВЧ узлов.

Измерители S-параметров обеспечивают автоматическое с высокой точностью измерение комплексных коэффициентов передачи, КСВ, амплитудно-частотных, фазочастотных и других характеристик цепей. Аналоговый выход результатов измерения позволяет автоматизировать процесс регистрации результатов измерения с помощью внешних регистрирующих устройств.

Измерители S-параметров незаменимы в системах автоматического контроля измерения, управления технологическими процессами, при расчете и конструировании узлов и элементов СВЧ трактов.

Основные возможности измерителей S-параметров следующие:

Измерение амплитудных характеристик - усиления, ослабления, развязки, потерь на отражение, неравномерности АЧХ; измерение фазовых характеристик - фазового сдвига коэффициента передачи, фазового сдвига коэффициента отражения, группового времени запаздывания, нелинейности фазоча-стотной характеристики, непостоянства группового времени запаздывания; измерение комплексных характеристик - коэффициента передачи, коэффициента отражения, полного сопротивления, полной проводимости; измерение параметров сигналов - отношения уровней, разности фаз.

Отечественные приборы Р4-П, Р4-23, Р4-36 и др. перекрывают диапазон частот 1 МГц - 12,4 ГГц, позволяют производить измерения на фиксированных частотах и в диапазоне частот с индикацией параметров на осциллографическом индикаторе в по-

лярных и декартовых координатах модуля и фазы коэффициентов отражения и передачи. Основные технические характеристики этих приборов приведены в табл. 5.4.

Выбор структурной схемы СВЧ части измерителя S-параметров определяется способом формирования измерительного и гетеродинного сигналов, перестраиваемых в пределах рабочего диапазона частот измерителя и сдвинутых относительно друг друга на постоянную промежуточную частоту.

В приборе Р4-23 использован балансный умножитель частоты на два для формирования измерительных сигналов в диапазоне СВЧ с уровнем выходной мощности 1-10 мВт. В приборах Р4-11 и Р4-23 сдвиг гетеродинного сигнала относительно измерительного на постоянную промежуточную частоту осуществляется с помощью двойного преобразования частоты. К преимуществам двойного преобразования частоты следует отнести:

однозначность и стабильность промежуточной частоты;

возможность использования гетеродина фиксированной частоты вместо генератора перестраиваемой частоты;

отсутствие ограничений на скорость перестройки частоты и на выбор значения промежуточной частоты.

Недостатками двойного преобразования являются:

появление пораженных точек в пределах рабочего диапазона частот прибора;

уменьшение развязки между каналами измерителя.

Поэтому на более высоких частотах применяется схема импульсной фазовой автоподстройки частоты (ИФАП).

К важнейшим СВЧ узлам приборов относятся измерительные смесители. В приборе Р4-23 применены измерительные смесители, выполненные по балансной схеме на отрезке запредельного волновода. Такие смесители имеют хороший баланс, позволяют получить требуемый диапазон рабочих частот и производить настройку на идентичность и максимум развязки между каналами в полосе частот, что особенно важно для двухканальных измерительных смесителей.

Измерение фазы на СВЧ требует знания точного значения частоты, поэтому в приборах, предназначенных для измерения комплексных коэффициентов передачи, в отличие от измерителей КСВ и ослабления отсчет частоты производится по встроенным резонансным частотомерам, обеспечивающим погрешность отсчета частоты не более + (0,2-0,5)%.



Таблица S.4, Основные технические характеристики измерителей комплексных коэффициентов передачи и отражения

Пределы измерения

Погрешность измерения

Тип прибора

Диапазоны

Размеры

коэффици-

фазы коэффициентов пе-

КСВ, 0

модуля ко-

фазы коэффициентов

Габаритные размеры, мм;

частот, ГГц

тракта, мм

ента передачи, дБ

редачи и отражения, град

эффшшета передачи, дБ

передачи, град

отражения, град

масса, кг

Р4-11

0,001-

16/7; 16/4,6

1.05-2 2

+ 10+-40

0±180

±5Л?

+(0,05/4»* + +0,4

+(0,2Х + +0,02<р"» + + 5)

±(\2!К+ +4)

ГКЧ - 480 x160 x х420; 18; индикатора 480 x 320 x 420, 40

ГКЧ - 480х160х

х420; 23; индикатора 480 x 206 x 420; 24

Блока измерятель-яого 500x536x295; 31; преобразователя частоты 480 x 475 x х95; И

ГКЧ 488 x 475 x 93; 17; блока измерительного 488 x 536 x х253 ; 28; преобразователя частоты 488 x 475 x 93; 12 ГКЧ - 488 x 475 x х93; 13; блока измерительного 488 x x 536 x 253, 28; преобразователя частоты 488 x 475 x 93; И

Р4-23

1,05-2

+ 10--70

0±180

±5К

±(0.03.4+

+0,7)

+(0,1/4 +

+0,02ш + + 5)

±(12/К+ +4)

Р4-36

4-12,05

1,1-2

+ 30+-60

0±180

±К

± (0,03 + + 0,5)

+ (0,1/4 + + 0,02ф + 3)

±(12/Л-+4)

Р4-37/1 Р4-38

0,001-1,25

1.25-5

7/3;

16/7:

16/4.6 7/3

1,03-2 1,04-2

+ 30+-80 +30+ -80

0±180 (и< 10)

0±180 (n<JO)

±3,2/С

±(0,01/4+ +0,3)

±(0.02/4+ +0,3)

+(0,05/4+ +2)

±№7/4 +

±(4 f+3)

±(8 f+ + J.5)

* к - измеренное значение КСВ. ••А - измеренное значение коэффициента передачи, ф - измеренное значение фазы коэффициента передачи.

Принцип работы приборов основан на выделении опорного и измеряемого сигналов, которые несут информацию о параметрах объекта измерения. Опорный и измеряемый сигналы преобразуются в измерительном блоке, который выдает информацию для измерения и наблюдения на экране ЭЛТ соответствующих характеристик. Структурная схема прибора для измерения параметров отражения приведена на рис. 5.11 и состоит из следующих основных частей: генератора качающейся частоты, измерительного блока, СВЧ узлов.

Работа прибора при юмерении параметров отражения осуществляется следующим образом. Сигнал СВЧ генератора качающейся частоты поступает на измерительный блок, где он преобразуется в два сигнала, сдвинутых по частоте относительно друг друга на 100 кГц. Один из сигналов через СВЧ узлы поступает на объект измерения. С помощью СВЧ узлов выделяются сигналы, пропорциональные напряжениям падающей и отраженной волн. Эти сигналы поступают на смесители опорного и измерительного каналов, куда от гетеродина по-

дается сигнал, сдвинутый по частоте на 100 кГц. После смесителей сигналы частотой 100 кГц поступают на делитель, где производится измерение отношения амплитуд, а с помощью фазового детектора измеряется разность фаз. После детекторов постоянная составляющая напряжения подается на экран ЭЛТ, где производится наблюдение исследуемых характеристик. Характеристики могут наблюдаться либо в декартовой (прямо-

Генератор качающейся частоты

Измерительный блок

f

Аттенюатор

Направленный детектор падаюшей волны

Направленный детектор отраженной волны

Иаме-♦)ряемый объект

Рис. 5.11. Схема измерения параметров отражения измерителем -параметров



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


0.0168