Саламатін В. В., Лук’янчук Г. А. Севастопольський національний технічний університет, Студентське містечко, Севастополь 99053, Україна тел.: (0692) 235258; e-mail: rt.sevgtu @ stel.sebastopol.ua

Анотація Розглянуто метод вимірювання великих величин спрямованості відгалужувачі за допомогою вимірювальної лінії, включеної в розрив кільцевого резонатора, збуджуваного досліджуваним направленим відгалужувачі. Отримана розрахункова формула для визначення спрямованості за результатами вимірювання КСВ в кільцевому хвилеводі.

I. Вступ

Спрямовані відгалужувачі (ПЗ) широко використовуються в мікрохвильовій вимірювальної техніки. Недостатня спрямованість АЛЕ є джерелом похибки вимірювачів, тому при розробці спрямованих відгалужувачів прагнуть досягти якомога більшої спрямованості. Експериментальне визначення спрямованості таких відгалужувачів викликає великі труднощі. Це, в основному, пов’язано з тим, що в вимірювальної практиці використовуються, як правило, малопотужні генератори і чутливість індикаторних пристроїв недостатня для реєстрації сигналу, ослабленого на 50Н-60 дБ.

Пропонований метод вимірювання спрямованості заснований на інтерференції хвиль, відгалужується в прямому і зворотному напрямках, що циркулюють по замкнутому (кільцевому) волноводу резонатора біжучої хвилі (РБВ) [1].

II. Основна частина

Функціональна схема мікрохвильової частини вимірювача представлена ​​на малюнку 1.

деsin дорівнює

sn +Si4Snrc / О-^ ПГГ) ‘Коефіцієнт відбиття Гз визначає відбиття від навантаження використаної для калібрування, Uco і Uo-напруги, вимірювані на детекторному вимірнику потужності, налаштованому на падаючу хвилю, UCi і Ц напруги, вимірювані на детекторних вимірниках потужності, підключених до плечей перетворювача при проведенні калібрування і вимірювань відповідно.

На відміну від схеми, викладеної в [2] необхідно провести додаткове множення на | Sn4|2, |Sm4 | 2. Згідно з методом регуляризації Тихонова [3] необхідно розглянути систему

Вибір параметра регуляризації було проведено з використанням принципу узагальненої нев’язки.

Досліджувалися хвилеводні зразкові навантаження з комплекту приладу Р2-68 з KCBi = 2,0 і КСВг = 1,4. Проведено п’ять незалежних циклів вимірювань

кожної з навантажень на частотах Fn. За результат вимірювань бралося середнє з п’яти значень, а за похибка – максимальне відхилення від середнього. Для оцінки фази КО вимірювалися параметри цих же зразкових навантажень: при їх безпосередньому підключенні до установки (КСВ, 9) і через фазосдвігающій відрізок прямокутного хвилеводу довжиною 50 мм (КСВ *, 9 *). При вимірах з фазосдвігающім відрізком відліковий площину чисельно зміщувалася на відстань 50 мм. У таблиці наведені результати вимірювань. Фаза КО наведена для магнітної складової хвилі Ню.

Таблиця Результати вимірювання навантажень з фазосдвігающім відрізком Table Results of measurements for loads with waveguide insertion

F,GHz

KCB0

КС В

КСВ *

9,

9*

VSWRo

VSWR

VSWR*

град

град

38

2,0

1,93

2,02

357

355

1,4

1,38

1,39

349

3,8

46

2,0

1,73

1,73

358

3,09

1,4

1,32

1,30

356

12,5

53

2,0

2,10

2,11

8,0

353

1,4

1,45

1,47

4,7

358

За результатами вимірювань отримана похибка визначення КСВ, близька до тієї, яка забезпечується приладом Р2-68, тобто 6КСВ = 5КСВ. Зрушення по фазі відрізнялися менш ніж на 15 °.

Проведено вимірювання комплексного КО від трьох нестандартних рухомих навантажень з l / П рівним

0. 154; 0.5; 1.0. Вимірювалися положення відбивача, віддалені один від одного на 0,5 мм на трьох частотах. За результатами досліджень отримано такі похибки: похибка вимірювання модуля КО менше 15%, похибка вимірювання відомого зсуву фази КО менше 15 °. Як показали результати досліджень, основним джерелом похибки вимірювань є неквадратічность характеристик діодних детекторних секцій.

I. Висновок

Обробка результатів вимірювань в двенадцатіполюсном векторному рефлектометри дозволила замінити рішення системи квадратних рівнянь на систему лінійних рівнянь і скористатися апаратом регуляризації Тихонова. Результати тестування розробленого вимірювача комплексного КО показали його задовільні характеристики в діапазоні 6-мм довжин хвиль.

II. Список літератури

[1] Барташевскій Є. П.. Карлов В. А. Векторний СВЧрефлектометр на основі четирехплечего дільника потужності / / Електронна техніка. Сер. 1. Електроніка НВЧ. 1988. Вип.1 (415). С. 38-44.

[2] Bates, R. Н. Т., М. J. McDonnel. “Image Restoration and Reconstruction,” Clarendon Press, Oxford, 1986.

[3]  Tikhonov, A. N., and V. Y. Arsenin. "Solutions of III Posed Problems," New York: Winston-Wiley, 1977.

VECTOR CIRCUIT ANALYZER IN 6-MM WAVE RANGE

Drobakhin О. O., Gorev N. B., Karlov V. A., Kodzhespirova I. F., Privalov E. N.

Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences and the National Space Agency of Ukraine

15  Leshko-Popel St., Dnepropetrovsk 49005, Ukraine Phone: +38 0562 472533; E-mail: gorev@itm11 .dp.ua

Abstract The results of the development of a 48-53 GHz complex-reflectance meter are presented. The primary detector of the instrument is assembled based on an E-plane crossguide power divider.

I.  Introduction

6-      mm electromagnetic waves have found application in the organization of MVDS-type multipoint television program distribution systems and in diagnosis and therapy. The development of appropriate equipment calls for appropriate vector reflectometers to measure complex reflectance in a wide frequency band. Such reflectometer can be realized using four directional detectors of the R2-68 and a four-port E-plane cross-guide combiner-divider of complex signals.

II.  Main part

The traditional way of complex reflection coefficient measurements is based on use of a vector analyzer such as a six-port reflectometer with different successive reference loads to provide simultaneous solution of three quadratic equations. The reflectometers realize holographic approach with three reference signals [2], thus special system of linear equation can be formed. Six-port analyzer in 6-mm wave range on the basis of E-plane cross-junction of standard rectangular waveguides had been developed. This device divides the input power in four approximately equal parts. It serves simultaneously for summation of a signal under test with three reference signals obtained by dividing ofthe input signal.

Peculiarity of the cross-junction lies in an opportunity to evaluate scattering matrix elements using rigorous electrodynamic methods [1]. The cross-junction has rather smooth frequency characteristics in whole work band of rectangular waveguide. As a result, only the coefficients of detector characteristics should be determined by calibration. It is clear that the matched load is most suitable for calibration.

Multiple reflections between device under test and transducer were taken into account by a new variable A4.

Holographic processing by Bates [2] replaces three quadratic equations to a linear algebraic system. Thus, the standard Tikhonov’s regularization [3] can be used for the linear system.

We practically determined regularization parameter from the best value for standard load with reflection coefficient that was approximately equal to reflection coefficient of load under test.

III.  Conclusion

Experimental results have shown that E-plane crossjunction may be successively used for realization of 6-port vector reflectometer in 6-mm wave range. Holographic processing has some advantages in particular application of Tikhonov’s regularization.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.