устройство для определения импеданса двухполюсника на свч
Классы МПК: | G01R27/04 в цепях с распределенными параметрами |
Автор(ы): | Балыко А.К., Мальцев В.А., Рудый Ю.Б. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно- производственное предприятие "Исток" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-09 публикация патента:
10.08.2003 |
Изобретение относится к электронной технике. Техническим результатом является упрощение процесса измерения при возможности автоматизации за счет исключения необходимости использования одного из измерителей - измерителя модуля коэффициента передачи, что достигается введением в схему второго pin-диода, с помощью которого второй отрезок линии подключен к центральному проводнику в месте, отстоящем от первого отрезка на расстоянии l, а измеряемый двухполюсник включен на конце центрального проводника. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Устройство для определения импеданса двухполюсника на СВЧ, содержащее генератор СВЧ-сигнала, измеритель модуля коэффициента отражения и схему, состоящую из центрального проводника, отрезка линии длиной l, подключенного к центральному проводнику с помощью pin-диода, и второго отрезка линии длиной l, при этом измеритель модуля коэффициента отражения и генератор СВЧ-сигнала расположены на одном конце центрального проводника, отличающееся тем, что схема содержит дополнительный pin-диод, с помощью которого второй отрезок линии длиной l подключен к центральному проводнику в месте, отстоящем от первого отрезка на расстоянии l, а измеряемый двухполюсник включен на противоположном от генератора СВЧ-сигнала конце центрального проводника.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электронной технике, а именно к измерительной технике на СВЧ. Для эффективного использования возможностей проектирования устройств СВЧ необходимо проводить измерения импедансов диодов и входных и выходных сопротивлений транзисторов на СВЧ в зависимости от частоты f. Наиболее просто могут быть измерены малосигнальные импедансные характеристики Z(f). Известно устройство, содержащее генератор СВЧ-сигналов и схему, содержащую измерительную линию, включенную между генератором и двухполюсником. На частоте f с помощью измерительной линии измеряют две характеристики: модуль |Г(f)| и фазу



где Z= Z(f)= R(f)+jX(f) - импеданс измеряемого двухполюсника; Zo - сопротивление генератора, равное волновому сопротивлению центральной линии; Аi, Вi, Сi, Di - элементы матрицы

Pi(R2+X2)+2miR+2nix+qi=0, (2)
где коэффициенты рi, mi, ni, qiсвязаны с элементами матрицы

pi = |Гi|2|Di+CiZo|2-|Di-CiZo|2, (3)
qi = |Гi|2|Bi+AiZo|2-|Bi-AiZo|2,


Измеряя на частоте f модуль коэффициента отражения |Гi(f)| при двух значениях параметра аi (а1 и а2), получим систему двух уравнений типа (2). Решение ее сводится к решению квадратного уравнения для R(f)
aR2+bR+c=0 (4)
и вычислению X(f) из формулы
X=-RM/N-Q/(2N), (5)
где a=p1[1+(M/N)2],
b=2p1MQ/N2+2m1-2n1M/N,
c=p1Q2/N2-2n1Q/N+q1,
M=m1p2-m2p1,
N=n1p2-n2p1,
Q=q1p2-q2p1. Для повышения точности в определении R и Х проводятся измерения |Г(f)| при более чем двух значениях. В предлагаемом устройстве в качестве параметров выбраны два отрезка линии длиной l, отстоящие друг от друга на расстоянии 1. При этом изменение параметра достигается путем подключения или отключения от центрального проводника этих отрезков линий с помощью pin-диодов. Таким образом получается 4 варианта схемы (i=1, 2, 3, 4). На частоте f измеряют значения модуля коэффициента отражения |Гi| для каждого варианта схемы (i=1, 2, 3, 4). Разбивая их на пары и проводя расчеты по формулам (2)...(5), на каждой частоте анализа f из рабочего интервала частот, получаем 6 пар значений R(f) и X(f). Усредняя эти значения по всем парам, находим окончательные величины R и X. Это усреднение позволяет повысить точность определения активной R и реактивной Х составляющих импеданса двухполюсника. Введение в устройство дополнительного pin-диода и второго отрезка линии дает возможность исключить использование одного из измерителей - измерителя модуля коэффициента передачи, что позволяет упростить процесс измерения. В предлагаемом устройстве отрезки линий соединены с центральным проводником с помощью pin-диодов, что позволит исключить Т-образное сочленение проводников в схеме, которое приводило к увеличению погрешности в определении импеданса. Для снижения этой погрешности требовалось проводить дополнительные измерения. Исключение из устройства Т-бразного сочленения позволит упростить процесс измерения, а следовательно, снизить погрешность измерения. Устройство для определения импеданса двухполюсника на СВЧ поясняется фиг.1, где генератор СВЧ-сигнала 1, измеритель модуля коэффициента отражения 2, расположенный с генератором на одном конце центрального проводника 3, на другом конце центрального проводника включен исследуемый двухполюсник 4, а схема содержит два отрезка линии 5 длиной l, подключенные к центральному проводнику с помощью pin-диодов 6 и отстоящие друг от друга на расстоянии 1. На фиг. 2 приведены зависимости от частоты квадрата модуля коэффициента отражения (в дБ) для четырех возможных вариантов схемы в зависимости от состояний двух pin-диодов (включены-отключены), а на фиг.3 - рассчитанные значения активной R(f) и реактивной X(f) составляющих импеданса диода, усредненные по всем вариантам схемы. Пример
В качестве примера рассмотрен процесс определения импеданса бескорпусного диода Ганна - 4. Используют микрополосковую схему, выполненную на поликоровой подложке

- упростить процесс измерения, так как используется только измеритель модуля коэффициента отражения;
- снизить погрешность в определении импеданса двухполюсника, так как в устройстве отсутствует Т-образное соединение отрезков линии;
- снизить погрешность в определении импеданса двухполюсника из-за сравнительно большого числа возможных вариантов схем и возможности применения статистических методов усреднения результатов измерений. Кроме того возможна автоматизация этого процесса вследствие использования электрически управляемых pin-диодов. Источники информации
1. Измерения на СВЧ. / Перевод под ред. В.Б. Штейншлейгера/ М: Сов. радио. - 1952.-С.87. 2. Патент РФ 2088946, приоритет от 24.07.92 г. МКИ G 01 R 31/26 -прототип.
Класс G01R27/04 в цепях с распределенными параметрами