Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Генератор качаюшейся частоты

Измерительный блок

Аттенюатор

Измеряемый объект

Тройник

Рис. 5.12. Схема измерения проходных параметров четырехполюсников измерителем 5-параметров

угольной) системе координат, либо в полярной.

При измерении коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи схема соединения СВЧ узлов видоизменяется (рис. 5.12).

В этом случае выходной сигнал с измерительного блока с помощью тройника разделяется на два: опорный и измерительный. Опорный сигнал непосредственно поступает на измерительный блок, а измерительный предварительно проходит через измеряемый объект. Дальнейший путь прохождения сигналов в измерительном блоке такой же, как и при измерении параметров отражения.

Прибор Р4-36 состоит из следующих основных блоков:

блока преобразования частоты, формирующего два частотных канала, сдвинутых на постоянную промежуточную частоту, и переносящего информацию об измеряемой величине на промежуточную частоту;

блока измерительного, содержащего генератор качающейся частоты, осциллографический индикатор, блок меток и встроенный микропроцессор;

комплекта измерительных СВЧ узлов.

Измерительный блок обеспечивает управление функционированием всего прибора, выдачу цифровой информации об установленной полосе качания частоты, частоте измерения, измеряемой величине, а также отображение частотных характеристик КСВ и коэффициента передачи на экране ЭЛТ.

Встроенный микропроцессор обеспечивает автоматическое управление следующими операциями:

перестройкой частоты генератора с привязкой к сетке кварцованных меток;

автоматическим исключением неравномерности калибровки прибора;

цифровой обработкой и выводом на экран ЭЛТ измерительной информации.

Это позволило уменьшить погрешность

измерения КСВ и коэффициента передачи, обеспечить цифровой отсчет рабочей полосы частот, частотной метки и результатов измерения, уменьшить габариты и массу прибора.

Комплект СВЧ узлов обеспечивает измерение КСВ и коэффициента передачи в различных коаксиальных трактах и состоит из следующих блоков:

моста, предназначенного для вьщеления сигнала, пропорционального коэффициенту отражения от измеряемого объекта. На входе моста включен детектор падающей волны, а в его диагональ - детектор отраженной волны. Сигналы падающей и отраженной волн усиливаются усилителями, размещенными в корпусе моста;

головок детекторных;

нагрузок согласованных, необходимых при измерении коэффициента передачи;

нагрузок рассогласованных, служащих после аттестации образцовыми мерами КСВ при поверке приборов;

аттенюаторов, служащих после аттестации образцовыми мерами ослабления при поверке приборов;

переходов коаксиальных для подсоединения измеряемых объектов с разъемами других присоединительных размеров.

Анализ возможности микропроцессорных систем показывает, что в панорамных измерителях КСВ и S-параметров может быть обеспечен ряд требований качественно нового измерения параметров трактов:

цифровой отсчет всех измеряемых величин (коэффициентов передачи и отражения, КСВ, фаз коэффициентов передачи и отражения, начальной и конечной частот полосы качания, частоты метки);

автоматическая калибровка, обеспечивающая исключение отдельных составляющих погрешности;

широкополосность в сочетании с возможностью работы в узкополосном режиме при высокой точности отсчета частот;

расширение пределов измерения коэффициента передачи за счет коррекции неквадра-тичности;

автоматическое подавление помех;

расширение измерительных функций, включающих в себя запоминание частотной характеристики с возможностью широкополосного компарирования, измерение зондирующей мощности, возможность работы в составе АИС;

повышенная долговременная стабильность;

режим самоконтроля и автодиагностики работоспособности составных частей;



обнаружение и индикация ошибок и неверных дейсягвий оператора.

Кроме того, в приборах с микропроцессорами могут быть обеспечены:

новые метрологические возможности (высокоточный отсчет частоты, измерение АЧХ и группового времени запаздывания (ГВЗ) устройств с преобразованием частоты, панорамная индикация мощности СВЧ сигнала, автоматический непрерывный переход от поддиапазона к поддиапазону для обеспечения широкополосности);

новые эксплуатационные возможности (диалоговый режим измерения по экрану ЭЛТ, автоматический и ручной выбор пределов измерения, повьппенная разрешающая способность по экрану ЭЛТ, повьппенная метрологическая надежность (могут быть предусмотрены сервисные подпрограммы самоконтроля и самодиагностики), обнаружение ошибок и неверных действий оператора при измерениях; могут быть реализованы дополнительные режимы, например режим указания пределов достоверности результата измерения по техническим условиям);

новые производственные возможности (удешевление производства благодаря исключению кинематических узлов и значительное уменьшение их сложности, отсутствие необходимости настройки в большей части печатных плат).

Из табл. 5.3 и 5.4 следует, что панорамные измерители КСВ и комплексньк коэффициентов передачи и отражения с встроенным микропроцессором имеют большие пределы измерений коэффициента передачи и меньшие погрешности измерений частоты (в 2 раза), коэффициента передачи (в 1,5-2,5 раза), КСВ (в 1,5-2 раза), фазы коэффициента отражения (в 2 раза), фазы коэффициента передачи (в 2-2,5 раза).

Приборы не только обеспечивают измерение КСВ и комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников, но и позволяют также наблюдать и проводить измерения одновременно частотных характеристик КСВ и коэффициента передачи четырехполюсников, сравнивать частотные характеристики нелинейных и квазилинейных СВЧ устройств при разных уровнях мощности в тракте, измерять параметры устройств с переносом частоты.

5.4. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ТРАКТОВ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПОСТОЯННЫМИ

Исходной величиной определения меры отражения в трактах с распределенными по-стояннь»1и и способов ее измерения является волновое сопротивление передающего тракта. В связи с этим образцовыми средствами, устанавливающими волновое сопротивление трактов, могут быть образцовые нагрузки с переменной фазой коэффициента отражения. Нагрузки представляют собой однородный с высокой точностью вьшолненный коаксиальный или волноводный тракт, вдоль которого перемещается поглотитель с заданным КСВ. Нагрузки должны быть аттестованы с погрешностью, в 3 раза меньшей погрешности поверяемого прибора. Нагрузки позволяют произвести настройку и поверку разнообразных измерителей КСВ, которые заключаются в сравнении сопротивления измеряемого объекта с волновыми сопротивлениями нагрузок.

Поверка измерительных линий производится поэлементным или комплексным методом.

При поэлементном методе определяются собственный КСВ линии, непостоянство связи зонда с полем линии и относительная шунтирующая проводимость зонда.

Собственный КСВ измерительной линии определяется одним из приведенных ниже методов в зависимости от наличия средств поверки:

смещения узла с помощью корот-козамкнутой нагрузки с переменной фазой;

подвижной нагрузки с помощью рассогласованной нагрузки с переменной фазой;

связанной нагрузки с помощью согласованной нагрузки с переменной фазой.

Для обеспечения определения собственного КСВ измерительных линий каким-либо из этих методов и других параметров линий в комплект линий, как правило, входят необходимые нагрузки.

Максимальная погрешность измерения волноводных и коаксиальньк линий определяется по формуле

Afe = 1,7ай,

(5.13)

где Oj =

fk - среднеквадратическая



5.4. Метрологическое обеспечение параметров трактов

погрешность измерения КСВ; здесь tsik - составляющая погрешности при измерении КСВ (погрешность за счет собственного КСВ, непостоянства связи зонда с полем линии, индикаторного прибора). При точных измерениях вводятся поправки за счет шунтирующей проводимости зонда ЬКш и затухания линии бзат:

6Кс1 Ul«)=KcT и(изм)(1 + +

(5.14)

где ЬКсг и (н) - скорректированное значение измеренного КСВ нагрузки.

Поверку волноводных измерительных линий при эксплуатации и хранении можно производить комплексным методом с помощью образцовых волноводных нагрузок с переменной фазой коэффициента отражения с КСВ, близким 2, погрешность аттестации которых в 3 раза меньше погрешности поверяемых измерительных линий.

При поверке этим методом производится измерение КСВ нагрузки при положениях ее подвижного элемента, отличающихся друг от друга на Хв/10. Выбирается то измеренное значение КаЩтм), которое наиболее отличается от паспортного значения КСВ нагрузки.

Погрешность измерения КСВ определяется по формуле

ЬКсти= +(стС/(изм) - - ст и (обр)) • 1ЩКст и (обр> (5.15)

где Кст и (обр)-паспортное значение КСВ образцовой нагрузки.

Поверка измерителей полных сопротивлений производится с помощью образцовых мер полных сопротивлений (с нормированными значениями КСВ и фазы коэффициента отражения). Образцовая мера подключается к выходу измерителя полных сопротивлений, и производится измерение КСВ и фазы коэффициента отражения. В процессе поверки образцовую меру подключают 4-5 раз к поверяемому измерителю и выбирают значения КСВ и фазы, наиболее отличающиеся от паспортных значений КСВ образцовой меры. Погрешность измерения КСВ, %, определяется по (5.15).

Погрешность измерения фазы коэффициента отражения вычисляется по формуле

циента отражения образцовой меры на частоте аттестации.

Образцовые меры полных сопротивлений должны иметь номинальные значения КСВ 1,2 и 2,0 с допускаемым разбросом от 1,15 до 1,25 и от 1,9 до 2,1 соответственно. Каждая образцовая мера должна быть аттестована по фазе коэффициента отражения в точках частотного диапазона, необходимых для поверки измерителей полных сопротивлений. Значения фазы должны изменяться от О до 360° в рабочем диапазоне частот прибора. Поверка приборов производится на крайних и средней частотах рабочего диапазона.

При отсутствии образцовых мер полных сопротивлений допускается проверка погрешностей измерения КСВ и фазы измерителей по образцовым мерам КСВ и фазы коэффициента отражения.

Поверка панорамных измерителей КСВ производится путем измерения образцовых нагрузок с номинальными значениями КСВ 1,2 и 2,0, аттестованных на трех частотах рабочего диапазона, включая крайние. Погрешность измерения КСВ, %, вычисляется по (5.15).

Погрешность измерения КСВ, %, от 2 до 5 определяется по формуле

Аф = ± I Физм - Фобр г.

(5.16)

где Физм - измеренное значение фазы; Фобр - паспортное значение фазы коэффи-

m-{BK,u + C)K.ul{.K„u+\)

(5.17)

где и -измеренное значение КСВ; В и С - постоянные значения при нормировании пределов основной погрешности измерения КСВ, установленные для Ксти<2 в технической документации на конкретный тип измерителя.

Измерители S-параметров поверяются с учетом особенности схем их построения набором образцовых мер. Для поверки применяются высокочастотные аттенюаторы, аттестованные по значению ослабления, рассогласованные нагрузки с КСВ, равным 1,2 и 2,0, и отрезки коаксиальных линий. Отрезки коаксиальных линий выполняются без опор для получения минимального собственного КСВ, а длина их выбирается такой, чтобы обеспечить измерение фазы коэффициента отражения в пределах не менее 180° во всем диапазоне частот прибора.

Погрешность измерения КСВ, %, при этом определяется путем сравнения измеренного значения КСВ образцовой нагрузки с паспортным значением и вычисляется по (5.15).

Погрешность измерения фазы коэффи-



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


0.0127