[go: up one dir, main page]

RU2018853C1 - Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device - Google Patents

Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device Download PDF

Info

Publication number
RU2018853C1
RU2018853C1 SU4926666A RU2018853C1 RU 2018853 C1 RU2018853 C1 RU 2018853C1 SU 4926666 A SU4926666 A SU 4926666A RU 2018853 C1 RU2018853 C1 RU 2018853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reflected power
meter
power
reflecting element
reflecting member
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.С. Шагин
А.В. Парохина
Original Assignee
Научно-исследовательский институт "Домен"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт "Домен" filed Critical Научно-исследовательский институт "Домен"
Priority to SU4926666 priority Critical patent/RU2018853C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018853C1 publication Critical patent/RU2018853C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: microwave technique. SUBSTANCE: apparatus for measuring losses has serially-connected microwave generator, directional coupler with impedance transformers and meter for measuring the ratio of powers in adjacent arms of secondary channel, a device to be measured, reflected power meter, reflecting member, absorbing load. The reflecting member is located on a length of a regular transmission line and capable of longitudinal movement. During measurements the reflecting member is moved along the transmission line up to a position in which a monitored reflected power level coincides with a predetermined one, then all the signals in an indicator arm of the coupler are compensated for with the aid of the impedance transformer in the adjacent arm, the reflecting member is moved into another position in which the reflected power level coincides with the predetermined one again, the indications of the power ratio meter and displacements of the reflecting member are read out, the measurements are repeated at the presence and absence of the measured ferrite device in the path. Inverse loss value of interest is calculated from the indications of the power ratio meter and displacement value of the reflecting member. EFFECT: enhanced accuracy. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для измерения обратных потерь ферритовых приборов СВЧ, работающих в режиме заданного уровня отраженной мощности (на нагрузку с заданным КСВн) на высоком уровне мощности. The invention relates to microwave technology and can be used to measure the return loss of microwave ferrite devices operating in the mode of a given level of reflected power (load with a given VSWR) at a high power level.

Параметры ферритовых приборов СВЧ, работающих на высоком уровне мощности, зависят от уровня падающей и отраженной мощностей, проходящих через ферритовый прибор. От уровня отраженной мощности наиболее сильно зависят обратные потери (развязки) развязывающих приборов: вентилей, циркуляторов. Поэтому измерение этих параметров производят в заданном режиме измерений, который определяется уровнем падающей мощности и КСВн оконечной несогласованной нагрузки (определяющим уровень отраженной мощности), например, способом по авт.св. N 311218. Недостатком этого способа является невысокая чувствительность и непостоянство режима измерений (уровень отраженной мощности изменяется в процессе измерений), что приводит к появлению дополнительной погрешности измерений. The parameters of microwave ferrite devices operating at a high power level depend on the level of incident and reflected powers passing through the ferrite device. The return losses (decoupling) of decoupling devices: valves, circulators, are most strongly dependent on the level of reflected power. Therefore, the measurement of these parameters is carried out in a predetermined measurement mode, which is determined by the level of incident power and the VSWR of the final unmatched load (which determines the level of reflected power), for example, by means of autostart. N 311218. The disadvantage of this method is the low sensitivity and inconsistency of the measurement mode (the reflected power level changes during the measurement), which leads to the appearance of an additional measurement error.

Более высокую чувствительность и постоянство режима имеет способ измерения обратных потерь на высоком уровне мощности (Шагин И.С. Методы измерения и схемы установок для измерения параметров ферритовых приборов СВЧ. Обзоры по электронной технике. Серия 1 "Электроника СВЧ", выпуск 10 (479). М. : ЦНИИ "Электроника", 1977, с.15). The method of measuring return losses at a high power level has higher sensitivity and constancy of the mode (I. Shagin. Measurement methods and setup schemes for measuring parameters of microwave ferrite devices. Reviews on electronic engineering. Series 1 "Microwave electronics", issue 10 (479) . M.: Central Research Institute "Electronics", 1977, p.15).

Однако положительные свойства этого способа проявляются только при использовании несогласованной нагрузки, имеющей постоянный КСВн во всем диапазоне частот измеряемого прибора и хорошо согласованного фазовращателя, включаемого перед этой нагрузкой. Реальные конструкции несогласованных нагрузок обычно представляют собой согласованную поглощающую нагрузку и включенный перед ней отражающий элемент. Известны различные конструкции отражающих элементов (рассогласователей), в том числе широкополосных, позволяющие обеспечить точный расчет их КСВн. Однако создание хорошо согласованных поглощающих нагрузок и фазовращателей является достаточно сложной (и не всегда выполнимой) технической задачей (особенно на больших уровнях мощности и на высоких частотах). На практике приемлемым для таких конструкций считается КСВн 1, 3; при этом известные конструкции фазовращателей (диэлектрические волноводные, тромбонные и телескопические коаксиальные) изменяют свой КСВн и фазу отраженного сигнала при изменении фазы проходящего сигнала. Поэтому при практической реализации способа не удается избежать влияния отражений от фазовращателя и поглощающей нагрузки на режим измерений и чувствительность. Например, при КСВн несогласованной нагрузки равной 2,0 и изменении КСВн фазовращателя в пределах от 1,2 возможно четырехкратное изменение уровня отраженной мощности, что приводит к появлению дополнительной погрешности и снижению чувствительности измерений. However, the positive properties of this method are manifested only when using an inconsistent load having a constant VSWR in the entire frequency range of the measured device and a well-coordinated phase shifter turned on before this load. Actual mismatched load designs are typically a matched absorbing load and a reflective element included in front of it. There are various designs of reflective elements (mismatchers), including broadband, to ensure accurate calculation of their VSWR. However, the creation of well-coordinated absorbing loads and phase shifters is a rather complicated (and not always feasible) technical task (especially at high power levels and at high frequencies). In practice, VSWR 1, 3 is considered acceptable for such structures; in this case, the known constructions of phase shifters (dielectric waveguide, trombone and telescopic coaxial) change their VSWR and the phase of the reflected signal when the phase of the transmitted signal changes. Therefore, in the practical implementation of the method, the influence of reflections from the phase shifter and the absorbing load on the measurement mode and sensitivity cannot be avoided. For example, with a VSWR of an inconsistent load of 2.0 and a change in the VSWR of the phase shifter within 1.2, a four-fold change in the reflected power level is possible, which leads to the appearance of an additional error and a decrease in the measurement sensitivity.

Известен измеритель потерь в ферритовых устройствах (авт.св. N 310200). В нем создание измеряемого сигнала производится включением отражающего элемента перед поглощающей оконечной нагрузкой, поэтому ему присущи те же недостатки - непостоянство режима измерения и связанные с этим дополнительные погрешности, а также возможность значительного уменьшения чувствительности (в несколько раз). A known loss meter in ferrite devices (ed. St. N 310200). In it, the creation of the measured signal is performed by switching on the reflecting element before the absorbing end load, therefore it has the same disadvantages - the inconstancy of the measurement mode and the additional errors associated with this, as well as the possibility of a significant decrease in sensitivity (several times).

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения обратных потерь ферритовых приборов СВЧ, работающих в режиме заданного уровня отраженной мощности при любых КСВн поглощающей нагрузки. The aim of the invention is to improve the accuracy and sensitivity of the measurement of the return loss of microwave ferrite devices operating in the mode of a given level of reflected power at any SWR absorbing load.

Это достигается тем, что при заданном уровне отраженной мощности при использовании схемы с направленным ответвителем на входе измеряемого прибора, включенным за ним измерителем отраженной мощности, отражающим элементом и поглощающей нагрузкой, выполняют следующие операции: подают в тракт мощность от генератора СВЧ, контролируют заданный уровень отраженной мощности на выходе измеряемого прибора при перемещении отражающего элемента рассогласователя вдоль регулярной линии передачи до положения, при котором контролируемый уровень отраженной мощности совпадает с заданным, компенсируют все сигналы в индикаторном плече ответвителя с помощью установленного в смежном плече трансформатора полных сопротивлений и снова перемещают отражающий элемент рассогласователя вдоль регулярной линии передач в другое положение, при котором контролируемый уровень отраженной мощности повторно совпадает с заданным, отсчитывают величину этого перемещения и показания измерителя отношения мощностей в индикаторном плече, а затем исключают прибор и при прежнем показании измерителя отраженной мощности повторно отсчитывают показания измерителя отношения мощностей в индикаторном плече, а значение потерь рассчитывают как выраженное в децибелах произведение отношения показаний измерителя отношения мощностей в индикаторном плече направленного ответвителя при отсутствии и наличии измеряемого прибора в тракте на учетверенный квадрат синуса половины угла сдвига фазы отраженного сигнала, определяемого по величине перемещения отражающего элемента. This is achieved by the fact that at a given level of reflected power when using a circuit with a directional coupler at the input of the measured device, a reflected power meter behind it, a reflecting element and an absorbing load, the following operations are performed: power is supplied to the path from the microwave generator, the specified level of reflected is controlled power at the output of the measured device when moving the reflecting element of the mismatch along a regular transmission line to a position at which the controlled level of of the desired power coincides with the set one, compensate all the signals in the indicator arm of the coupler using the impedance transformer installed in the adjacent arm and again move the reflecting element of the mismatch along the regular transmission line to another position at which the controlled level of reflected power re-coincides with the specified one, count the value of this the displacements and readings of the power ratio meter in the indicator arm, and then the device is excluded and with the previous meter readings power ratio, the power ratio meter in the indicator arm is re-counted, and the loss value is calculated as the product of the ratio of the power ratio meter in the indicator arm of the directional coupler in decibels in the absence and presence of the measured device in the path by the quadruple square of the sine of half the phase angle of the reflected signal, determined by the magnitude of the movement of the reflective element.

Измерительное устройство состоит из каскадно включенных генератора СВЧ, направленного ответвителя с измерителем отношения мощностей в индикаторном плече и трансформатором сопротивлений в смежном плече, измеряемого прибора, измерителя отраженной мощности отражающего элемента с заданным КСВн и поглощающей нагрузки. Отражающий элемент размещен на отрезке регулярной линии передачи с возможностью регулируемого продольного перемещения на расстояние, обеспечивающее возможность получения заданного уровня отраженной мощности в двух его положениях. The measuring device consists of a cascade-switched microwave generator, a directional coupler with a power ratio meter in the indicator arm and a resistance transformer in the adjacent arm, a measuring device, a reflected power meter of the reflecting element with a given VSWR and absorbing load. The reflecting element is placed on a segment of a regular transmission line with the possibility of adjustable longitudinal movement over a distance, which makes it possible to obtain a given level of reflected power in its two positions.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения обратных потерь ферритовых приборов СВЧ; на фиг.2 - векторная диаграмма образования суммарного отраженного сигнала на выходе измеряемого прибора; на фиг.3 - векторная диаграмма образования измеряемого сигнала в индикаторном плече направленного ответвителя. Figure 1 shows the structural diagram of a device for measuring the return loss of ferrite microwave devices; figure 2 is a vector diagram of the formation of the total reflected signal at the output of the measured device; figure 3 is a vector diagram of the formation of the measured signal in the indicator arm of the directional coupler.

Устройство содержит генератор 1 с индикатором уровня генерируемой мощности, направленный ответвитель 2, трансформатор 3 полных сопротивлений, поглощающую нагрузку 4, измеритель отношения мощностей 5, измеритель отраженной мощности 6, поглощающую оконечную нагрузку 7, измеряемый ферритовый прибор 8, рассогласователь 9, содержащий отражающий элемент (ОЭ) с заданным КСВн. The device comprises a generator 1 with an indicator of the generated power level, a directional coupler 2, an impedance transformer 3, an absorbing load 4, a power ratio meter 5, a reflected power meter 6, an absorbing end load 7, a measured ferrite device 8, a mismatch 9, containing a reflecting element ( OE) with a given VSWR.

Измерения производят в следующем порядке: подают в тракт сигнал СВЧ заданного уровня мощности и устанавливают отражающий элемент ОЭ рассогласователя 9 в положение (l1), при котором на измерителе мощности 6 контролируемый им уровень отраженной мощности (Р6) будет соответствовать заданному. Затем с помощью трансформатора полных сопротивлений 3 компенсируют все сигналы, поступающие на вход измерителя отношения мощностей 5 до получения нулевых его показаний (Р5 = 0). После этого перемещают отражающий элемент (чем сдвигают фазу отраженного сигнала) ОЭ в другое положение (l2), при котором на измерителе мощности 6 будут наблюдаться прежние показания (Р6), и отсчитывают при этом показания измерителя отношения мощностей 5 (Р5'). При перемещении отражающего элемента ОЭ между положениями l1 и l2 наблюдается либо максимум (Р6макс), либо минимум (Р6мин) показаний измерителя мощности 6. Затем исключают из тракта измеряемый прибор и отсчитывают показания измерителя отношения мощностей 5 при прежних (Р6) показаниях измерителя отраженной мощности 6.The measurements are made in the following order: a microwave signal of a given power level is supplied to the path and the reflecting element of the OE of the mismatch 9 is set to the position (l 1 ), at which the reflected power level (P 6 ) controlled by it will correspond to the specified one. Then using a transformer of impedances 3 compensate for all the signals received at the input of the power ratio meter 5 until its zero readings (P 5 = 0). After that, the reflecting element is moved (by which the phase of the reflected signal is shifted) of the MA to another position (l 2 ), at which the previous readings (P 6 ) will be observed on the power meter 6 , and the readings of the power ratio meter 5 are then counted (P 5 ') . When the OE reflecting element is moved between the positions l 1 and l 2 , either a maximum (P 6max ) or a minimum (P 6min ) of the readings of the power meter 6 is observed. Then, the measured device is excluded from the path and the readings of the power ratio meter 5 are read out at the previous (P 6 ) readings of the reflected power meter 6.

Искомое значение обратных потерь (развязок) αобр. определяют по формуле:
αобр=10lg

Figure 00000001
sin
Figure 00000002
(дБ),, (1) где
Ψ=arcsin
Figure 00000003
(град) при
Figure 00000004
Г
Figure 00000005
Figure 00000006
Г
Figure 00000007
(2)
Ψ=180°-arcsin
Figure 00000008
(град) при
Figure 00000009
Г
Figure 00000010
sinφ <
Figure 00000011
Г
Figure 00000012
(3)
φ =
Figure 00000013
- при Р6мин между l1 и l2 (4)
φ = 180
Figure 00000014
1-
Figure 00000015
Figure 00000016
- при Р6мaкс между l1 и l2 (5)
λ - длина волны генератора 1;
Figure 00000017
Г
Figure 00000018
=
Figure 00000019
;
Figure 00000020
Г
Figure 00000021
=
Figure 00000022
(6)
Коэ, Кзад. - соответственно КСВн отражающего элемента ОЭ и заданное значение КСВн несогласованной нагрузки.The desired value of the return loss (decoupling) α arr. determined by the formula:
α arr = 10lg
Figure 00000001
sin
Figure 00000002
(dB) ,, (1) where
Ψ = arcsin
Figure 00000003
(deg) at
Figure 00000004
G
Figure 00000005
Figure 00000006
G
Figure 00000007
(2)
Ψ = 180 ° -arcsin
Figure 00000008
(deg) at
Figure 00000009
G
Figure 00000010
sinφ <
Figure 00000011
G
Figure 00000012
(3)
φ =
Figure 00000013
- at Р 6min between l 1 and l 2 (4)
φ = 180
Figure 00000014
1-
Figure 00000015
Figure 00000016
- at Р 6max between l 1 and l 2 (5)
λ is the wavelength of the generator 1;
Figure 00000017
G
Figure 00000018
=
Figure 00000019
;
Figure 00000020
G
Figure 00000021
=
Figure 00000022
(6)
To oe , To the ass. - respectively, the VSWR of the OE reflecting element and the set value of the VSWR of the inconsistent load.

Р5'' - показания измерителя отношения мощностей 5 при исключенном из тракта измеряемом устройстве, определяемые в зависимости от конкретных условий измерений (при показаниях измерителя мощности 6 равных Р6), либо при повторении всего процесса измерений, как показания в (˙) l2; либо как показания (Рпад) в (˙) l1 или (˙) l2 при подключении индикатора отношения мощностей 5 к плечу В ответвителя 2, а нагрузки 4 - к плечу А этого ответвителя, тогда
P

Figure 00000023
=Pпад·
Figure 00000024
Г
Figure 00000025
(7)
Если конструкция отражающего элемента ОЭ позволяет точно рассчитать КСВн, то целесообразно иметь Коэ = Кзад при этом φ=Ψ если возможен только приближенный (оценочный) расчет, то целесообразно иметь Коэ ≥ Кзад, в этом случае значение Коэ можно найти непосредственно в процессе измерений по значениям отраженной мощности Р6макс; Р6мин и уровню падающей мощности.P 5 '' - readings of the power ratio meter 5 with the measured device excluded from the path, determined depending on the specific measurement conditions (with the readings of the power meter 6 equal to P 6 ), or when repeating the entire measurement process, as the readings in (˙) l 2 ; either as readings (P pad ) in (˙) l 1 or (˙) l 2 when the power ratio indicator 5 is connected to arm B of coupler 2, and load 4 to arm A of this coupler, then
P
Figure 00000023
= P pad
Figure 00000024
G
Figure 00000025
(7)
If the design of the OE reflecting element allows you to accurately calculate the VSWR, then it is advisable to have K oe = K ass, with φ = Ψ if only an approximate (estimated) calculation is possible, then it is advisable to have K oe ≥ K ass , in this case, the value of K oe can be found directly in the process of measurements according to the values of the reflected power R 6max ; P 6min and the level of incident power.

Принцип измерений и вид расчетных формул может быть понят из векторных диаграмм на фиг.2 и 3. На фиг.2 приведена векторная диаграмма образования суммарного отраженного сигнала, фиксируемого измерителем мощности 6, где

Figure 00000026
- сигнал, отраженный непосредственно от отражающего элемента ОЭ;
Figure 00000027
- сигнал, соответствующий заданному уровню отраженной мощности;
Figure 00000028
- суммарный сигнал, образованный отражениями от нагрузки 7, от разъемов (фланцев) рассогласователя 9 и выходного разъема измерителя мощности 6.The measurement principle and the form of the calculation formulas can be understood from the vector diagrams in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a vector diagram of the formation of the total reflected signal recorded by the power meter 6, where
Figure 00000026
- a signal reflected directly from the reflecting element of the MA;
Figure 00000027
- a signal corresponding to a given level of reflected power;
Figure 00000028
- the total signal formed by reflections from the load 7, from the connectors (flanges) of the mismatch 9 and the output connector of the power meter 6.

При перемещении отражающего элемента ОЭ изменяется только фаза сигнала

Figure 00000029
, поэтому возможны два положения ОЭ (l1 и l2), при которых сумма сигналов
Figure 00000030
и
Figure 00000031
равна
Figure 00000032
. Угол поворота сигнала
Figure 00000033
определяется расстоянием между (˙) l1 и (˙) l2, обозначим его 2 φ, тогда
Figure 00000034
повернется на угол 2 Ψ, поэтому из соотношений для треугольника получим:
Ψ = arcsin
Figure 00000035
[град] (8)
Измеритель мощности 6 дает в точках l1 и l2 показания Р6 ≈ |
Figure 00000036
|2, т. е. уровень отраженной мощности (и режим работы измеряемого устройства) в этих точках будет соответствовать заданному независимо от качества согласования нагрузки 7 и других элементов.When moving the reflective element of the OE, only the phase of the signal changes
Figure 00000029
, therefore, two OE positions (l 1 and l 2 ) are possible at which the sum of the signals
Figure 00000030
and
Figure 00000031
is equal to
Figure 00000032
. Signal rotation angle
Figure 00000033
is determined by the distance between (˙) l 1 and (˙) l 2 , we denote it by 2 φ, then
Figure 00000034
rotates by an angle of 2 Ψ, so from the relations for the triangle we get:
Ψ = arcsin
Figure 00000035
[city] (8)
Power meter 6 gives at points l 1 and l 2 readings P 6 ≈ |
Figure 00000036
| 2 , i.e., the level of reflected power (and the mode of operation of the measured device) at these points will correspond to a given value regardless of the quality of matching of the load 7 and other elements.

На фиг.3 приведена векторная диаграмма образования измеряемого сигнала (U's ), несущего информацию об измеряемой величине обратных потерь.Figure 3 shows a vector diagram of the formation of the measured signal (U ' s ), which carries information about the measured magnitude of the return loss.

На вход измерителя отношения мощностей 5 поступают сумма сигналов "помех" (

Figure 00000037
), образованная отражениями от входа исследуемого прибора 8, отражениями от нагрузки 7, измерителя мощности 6, разъемов рассогласователя 9, направленностью ответвителя 2; сигнал, отраженный от трансформатора полных сопротивлений 3 (сигнал компенсации)
Figure 00000038
и измеряемый сигнал
Figure 00000039
=
Figure 00000040
Qобр, (9) где Qобр. - коэффициент передачи по напряжению измеряемого прибора в обратном направлении.The input of the power ratio meter 5 receives the sum of the signals of "interference" (
Figure 00000037
) formed by reflections from the input of the studied device 8, reflections from the load 7, power meter 6, mismatch connectors 9, directivity of the coupler 2; signal reflected from the impedance transformer 3 (compensation signal)
Figure 00000038
and measured signal
Figure 00000039
=
Figure 00000040
Q arr. , (9) where Q arr. - voltage transfer coefficient of the measured device in the opposite direction.

В момент компенсации (Р5 = 0) можно записать

Figure 00000041
=
Figure 00000042
+
Figure 00000043
+
Figure 00000044
=0
Очевидно, что при этом сигнал
Figure 00000045
может быть представлен в виде
Figure 00000046
=-
Figure 00000047
-
Figure 00000048

При повороте сигнала
Figure 00000049
на угол 2 Ψ произойдет поворот на этот же угол только сигнала
Figure 00000050
, остальные сигналы своей амплитуды и фазы не изменят. Тогда результирующий сигнал
Figure 00000051
'5 образуется двумя сигналами с амплитудой |
Figure 00000052
| сдвинутыми по фазе на угол (180о - 2 Ψ).At the time of compensation (P 5 = 0), you can write
Figure 00000041
=
Figure 00000042
+
Figure 00000043
+
Figure 00000044
= 0
Obviously, the signal
Figure 00000045
can be represented as
Figure 00000046
= -
Figure 00000047
-
Figure 00000048

When turning the signal
Figure 00000049
at an angle of 2 Ψ, only the signal will be rotated to the same angle
Figure 00000050
, the remaining signals of their amplitude and phase will not change. Then the resulting signal
Figure 00000051
' 5 is formed by two signals with amplitude |
Figure 00000052
| phase shifted by an angle (180 o - 2 Ψ).

По правилам суммирования векторов получим:

Figure 00000053
=
Figure 00000054
=2
Figure 00000055
sinΨ
(10) Так как
P
Figure 00000056
~
Figure 00000057
U
Figure 00000058
; P
Figure 00000059
~
Figure 00000060
;
Figure 00000061
~
Figure 00000062
Г
Figure 00000063
;
Figure 00000064
~
Figure 00000065
Г
Figure 00000066
,, то из выражений (9) и (10) с учетом того, что αобр=20 lg
Figure 00000067
получим выражение (1).According to the rules of summing vectors we get:
Figure 00000053
=
Figure 00000054
= 2
Figure 00000055
sinΨ
(10) Since
P
Figure 00000056
~
Figure 00000057
U
Figure 00000058
; P
Figure 00000059
~
Figure 00000060
;
Figure 00000061
~
Figure 00000062
G
Figure 00000063
;
Figure 00000064
~
Figure 00000065
G
Figure 00000066
,, then from expressions (9) and (10), taking into account the fact that α arr = 20 log
Figure 00000067
we get the expression (1).

Из анализа измерений и выражения (1) следует, что измеряемый сигнал зависит только от заданного значения КСВн (Кзад) несогласованной нагрузки тракта, величины перемещения отражающего элемента (Δ l = l1 - l2), величины обратных потерь измеряемого устройства и не зависит ни от КСВн поглощающей нагрузки (Кпн), ни от КСВн других элементов тракта, причем в точках l1 и l2 обеспечивается постоянный заданный уровень отраженной мощности (т.е. и режим измерений), чем повышается точность измерений.From the analysis of measurements and expression (1) it follows that the measured signal depends only on the set value of the SWR (K ass ) of the inconsistent path load, the displacement of the reflecting element (Δ l = l 1 - l 2 ), the magnitude of the return loss of the measured device and is not dependent neither from the VSWR of the absorbing load (K mon ), nor from the VSWR of other path elements, and at points l 1 and l 2 a constant predetermined level of reflected power is provided (i.e., the measurement mode), which increases the measurement accuracy.

Чувствительность измерений повышается как минимум в 3 раза (при Кпн= Кзад = = Коэ имеем Ψ=φ = 60o), а при Кпн < Кзад - до 4-х раз (Ψ > 90о), причем такое повышение чувствительности обеспечивается всегда независимо от КСВн поглощающей нагрузки и других элементов тракта.The measurement sensitivity increases at least 3 times (for K mon = K ass = K oe we have Ψ = φ = 60 o ), and for K mon <K ass — up to 4 times (Ψ> 90 o ) sensitivity increase is always ensured independently of the SWR of the absorbing load and other path elements.

Предлагаемые способ и устройство достаточно просто реализуются в различных сечениях волноводов и коаксиальных линий и могут быть использованы на больших уровнях мощности в широком диапазоне частот, так как в них не предъявляется каких-либо жестких требований по КСВн ни к нагрузке, ни к элементам схемы, ни к самому отражающему элементу. Достаточно, чтобы он имел КСВн, близкий к заданному, и возможность продольного перемещения вдоль линии передачи. Например, нагрузка измерителя поглощаемой мощности МКЗ-69 имеет КСВн ≅ 1,3 на частотах до 3 ГГц, на частоте 4 ГГц КСВн возрастает до 1,7-1,8 (не нормируется). При измерении обратных потерь ферритового прибора и использовании рассогласователя КСВн = 2,0 возможно изменение режима по отраженной мощности в пределах: при КСВн нагрузки 1,3 - от 0,04 Рпад до 0,187 Рпад, т.е. более чем в 4,5 раза; при КСВн нагрузки 1,7 - от 0,03 Рпад до 0,48 Рпад, т.е. в 16 раз.The proposed method and device is quite simple to implement in different sections of waveguides and coaxial lines and can be used at high power levels in a wide frequency range, since they do not impose any stringent requirements for VSWR neither to the load, nor to the circuit elements, nor to the reflective element itself. It is enough that it has a VSWR close to the specified one and the possibility of longitudinal movement along the transmission line. For example, the load of the absorbed power meter MKZ-69 has a VSWR ≅ 1.3 at frequencies up to 3 GHz, at a frequency of 4 GHz the VSWR increases to 1.7-1.8 (not standardized). When measuring the return loss of a ferrite device and using the VSWR mismatch = 2.0, a change in the mode of reflected power is possible within the limits: for SWRf of a load of 1.3 - from 0.04 R pad to 0.187 R pad , i.e. more than 4.5 times; with VSWR load of 1.7 - from 0.03 R pad to 0.48 R pad , i.e. 16 times.

При использовании в качестве отражающего элемента четвертьволнового цилиндра из фторопласта (КСВн 2,0), размещенного на отрезке регулярной линии с возможностью перемещения вдоль нее на расстояние в пределах половины длины волны при любом КСВн нагрузки, можно дважды установить уровень отраженной мощности, соответствующий заданному КСВн 2,0 ( ≈ 11% от Рпад). При этом при КСВн нагрузки 1,3 имеем Ψ = 78о, при КСВн нагрузки 1,7 имеем Ψ = 67о, т.е. повышение чувствительности составит соответственно 3,9 раза (5,9 дБ) и 3,4 раза (5,3 дБ), т.е. чувствительность способа остается достаточно высокой при изменении КСВн нагрузки в широких пределах.When using a quarter-wave cylinder made of fluoroplastic (KSVN 2.0) as a reflecting element, placed on a regular line segment with the possibility of moving along it for a distance within half the wavelength for any SWR load, it is possible to set the reflected power level twice corresponding to the specified SWR 2 , 0 (≈ 11% of P pad ). At the same time, with an VSWR of load 1.3, we have Ψ = 78 о , with an VSWR of load 1.7 we have Ψ = 67 о , i.e. sensitivity increase will be respectively 3.9 times (5.9 dB) and 3.4 times (5.3 dB), i.e. the sensitivity of the method remains quite high when changing the SWR of the load over a wide range.

Способ не требует применения фазовращателей на входе рассогласователя. Высокая точность и чувствительность сохраняются при всех реально достижимых значениях КСВн поглощающей нагрузки и других элементов тракта СВЧ, а создание рассогласователей с подвижным (например, диэлектрическим) отражающим элементом технически намного проще, чем создание хорошо согласованных поглощающих нагрузок, фазовращателей или специальных конструкций несогласованных нагрузок с заданным КСВн. Поддержание постоянного заданного уровня отраженной мощности и необходимая раскомпенсация (разбалансировка) сигналов в индикаторном плече ответвителя, позволяющие повысить точность и чувствительность измерений, достигается одним и тем же перемещением отражающего элемента. The method does not require the use of phase shifters at the input of the mismatch. High accuracy and sensitivity are maintained at all realistically achievable SWR values of the absorbing load and other elements of the microwave path, and the creation of mismatches with a movable (e.g., dielectric) reflecting element is technically much simpler than creating well-coordinated absorbing loads, phase shifters, or special designs of inconsistent loads with a given VSWR Maintaining a constant predetermined level of reflected power and the necessary uncompensation (unbalance) of the signals in the indicator arm of the coupler, which allows to increase the accuracy and sensitivity of measurements, is achieved by the same movement of the reflecting element.

Claims (2)

1. Способ измерения обратных потерь в ферритовых приборах СВЧ, основанный на подаче в тракт мощности от генератора СВЧ, контроле заданного уровня отраженной мощности на выходе измеряемого прибора, компенсации всех сигналов в индикаторном плече ответвителя, включенного на выходе генератора СВЧ с помощью установленного в смежном плече трансформатора полных сопротивлений, и отсчете показаний измерителя отношения мощностей в индикаторном плече ответвителя при наличии и отсутствии измеряемого прибора в тракте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, заданный уровень отраженной мощности получают путем перемещения вдоль регулярной линии передачи отражающего элемента с заданным КСВН до положения, при котором контролируемый уровень отраженной мощности совпадет с заданным, а после проведения операции компенсации снова перемещают этот отражающий элемент в другое положение, при котором контролируемый уровень отраженной мощности повторно совпадет с заданным, отсчитывают величину этого перемещения, а значение обратных потерь рассчитывают как выраженное в децибелах произведение отношения показаний измерителя отношения мощностей в индикаторном плече направленного ответвителя при отсутствии и наличии измеряемого прибора в тракте на учетверенный квадрат синуса половины угла сдвига фазы отраженного сигнала, определяемого по величине перемещения отражающего элемента. 1. A method of measuring the return loss in microwave ferrite devices, based on the supply of power to the path from the microwave generator, monitoring a given level of reflected power at the output of the measured device, compensating for all signals in the indicator arm of the coupler connected to the output of the microwave generator using the microwave installed in the adjacent arm impedance transformer, and reading the readings of the power ratio meter in the indicator arm of the coupler in the presence and absence of the measured device in the path, characterized in that, for the purpose To increase the accuracy and sensitivity of measurements, a given level of reflected power is obtained by moving along a regular transmission line of a reflecting element with a given VSWR to a position at which the controlled level of reflected power coincides with a predetermined one, and after performing the compensation operation, this reflecting element is again moved to another position, at which the controlled level of reflected power repeatedly coincides with the set one, the magnitude of this movement is counted, and the value of the return losses is calculated They are expressed as the product of the ratio of the readings of the power ratio meter in decibels in the indicator arm of the directional coupler in the absence and presence of the measured device in the path by the quadruple square of the sine of half the phase angle of the reflected signal, determined by the magnitude of the movement of the reflecting element. 2. Устройство для измерения обратных потерь в ферритовых приборах СВЧ, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ, направленный ответвитель с измерителем отношения мощностей в индикаторном плече и трансформатором полных сопротивлений в смежном плече, измеритель отраженной мощности, отражающий элемент с заданным КСВН и поглощающую нагрузку, при этом выход направленного ответвителя и вход измерителя отраженной мощности предназначены для подключения входа и выхода измеряемого прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и чувствительности, отражающий элемент с заданным КСВН размещен на отрезке регулярной линии передачи с возможностью регулируемого продольного перемещения на расстояние, обеспечивающее возможность получения заданного уровня отраженной мощности в двух его положениях. 2. A device for measuring return losses in microwave ferrite devices, containing a series-connected microwave generator, a directional coupler with a power ratio meter in the indicator arm and an impedance transformer in the adjacent arm, a reflected power meter, a reflecting element with a specified VSWR and an absorbing load, while the output of the directional coupler and the input of the reflected power meter are designed to connect the input and output of the measured device, characterized in that, in order to increase of measurement accuracy and sensitivity, a reflecting element with a given VSWR is placed on a segment of a regular transmission line with the possibility of adjustable longitudinal movement over a distance, which makes it possible to obtain a given level of reflected power in its two positions.
SU4926666 1991-04-11 1991-04-11 Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device RU2018853C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4926666 RU2018853C1 (en) 1991-04-11 1991-04-11 Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4926666 RU2018853C1 (en) 1991-04-11 1991-04-11 Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018853C1 true RU2018853C1 (en) 1994-08-30

Family

ID=21569291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4926666 RU2018853C1 (en) 1991-04-11 1991-04-11 Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018853C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488838C2 (en) * 2011-11-03 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method for measurement of uhf load reflection factor
RU2544782C1 (en) * 2013-08-28 2015-03-20 Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Measuring method of direct losses of ferrite circulator at high power level

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 310200, кл. G 01R 27/26, 1969. *
Авторское свидетельство СССР N 311218, кл. G 01R 27/29, 1969. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488838C2 (en) * 2011-11-03 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method for measurement of uhf load reflection factor
RU2544782C1 (en) * 2013-08-28 2015-03-20 Открытое акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" Measuring method of direct losses of ferrite circulator at high power level

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4489271A (en) Reflection coefficient measurements
Deschamps Determination of Reflection Coefficients and Insertion Loss of a Wave‐Guide Junction
Engen A (historical) review of the six-port measurement technique
US2423390A (en) Reflectometer for transmission lines and wave guides
Appel-Hansen Accurate determination of gain and radiation patterns by radar cross-section measurements
Buchanan Balance methods for the measurement of permittivity in the microwave region
CN1004173B (en) Method and system for testing complex permittivity and complex permeability of microwave absorbing materials
Buchanan et al. Phase and amplitude balance methods for permittivity measurements between 4 and 50 cm
US2479650A (en) Selective wave guide energy meter
US4495807A (en) Precision liquid level sensor
Garbacz Determination of antenna parameters by scattering cross-section measurements
US2790143A (en) Magic tee bridge
RU2018853C1 (en) Method and apparatus for measuring inverse losses in ferrite microwave device
Cullen et al. Impedance measurement using a 6-port directional coupler
Madonna et al. Design of a broadband multiprobe reflectometer
Mariner An absolute microwave attenuator
CA1137554A (en) Reflection coefficient measurements
US5923175A (en) Apparatus for contactless measurement of the electrical resistance of a conductor
Chang et al. Low-cost microwave/millimeter-wave impedance measuring scheme using a three-probe microstrip circuit
US3366875A (en) Microwave bridge for measuring immittances and the like
US2822517A (en) Standing wave detector
Grantham A Reflectionless Wave‐Guide Termination
Jurkus et al. National standards and standard measurement systems for impedance and reflection coefficient
Barbano Phase center distributions of spiral antennas
SU1760474A1 (en) Device for measuring reflectivity