6-ти миллиметровый измеритель комплексного коэффициента отражения

6-ти МИЛЛИМЕТРОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

,

Днепропетровский национальный университет, Институт технической механики

г. Днепропетровска

Аннотация. В докладе представлены результаты разработки двенадцатиполюсного измерителя комплексного коэффициента отражения в диапазоне частот 48-53 ГГц. Измерительный преобразователь прибора собран на основе Е-плоскостного крестообразного делителя мощности, неоднородность которого одновременно включена в измерительные каналы трех скалярных рефлектометров от прибора Р2-68. Оценка погрешности измерения проведена с использованием образцовых нагрузок прибора Р2-68.

Постановка задачи. Промышленностью выпускаются скалярные измерители КСВН и ослабления в 6-ти миллиметровом диапазоне длин волн Р2-68, которые обеспечивают измерение модуля комплексного коэффициента отражения. В работе ставилась задача по разработке измерителя комплексного коэффициента отражения с использованием четырех направленных детекторов от промышленного прибора и четарахплечего Е-плоскостного крестообразного делителя-сумматора комплексных сигналов.

Выбранный метод решения. Метод калибруемого двенадцатиполюсника основан на использовании согласованной конструкции двенадцатиполюсного измерительного преобразователя константы которого находятся по результатам предварительной калибровки измерителя с использованием не менее четырех эталонов комплексного коэффициента отражения. Этот метод оправдан при проведении высокоточных метрологических измерений, поскольку отличается высокой стоимостью первичного преобразователя и наличием не менее четырех аттестованных в широкой полосе частот образцовых мер комплексного коэффициента отражения. Использование двухполюсных и четырехполюсных эталонов с расчетными параметрами – основная тенденция в области СВЧ метрологии миллиметрового диапазона длин волн. Следуя этому направлению, в разработанной конструкции использовались четыре направленных детектора от прибора Р2-68 и Е-плоскостной волноводный крест (сечение волновода 5.2х2.6 мм) с расчетными значениями коэффициентов матрицы рассеяния [1].

На рис.1,а показан внешний вид делителя и эквивалентная схема включения неоднородности делителя в измерительные каналы скалярных рефлектометров рис.1,б.

а) Рис.1. б)

В соответствии с рисунком, направленные детекторы настраивались на измерение коэффициента отражения по мощности во входном первом плече делителя и двух коэффициентов ослабления во втором и третьем плечах делителя, нагруженном в четвертом плече на нагрузку с измеряемым коэффициентом отражения (КО):

, i=1,2,3. (1)

Предварительная калибровка измерителя заключалась в градуировке индикаторов мощности через расчетные значения коэффициентов матрицы рассеяния с использованием согласованной нагрузки.

Полученные результаты. Исследовались волноводные образцовые нагрузки из комплекта прибора Р2-68 с КСВ1 = 2,0 и КСВ2 = 1,4. Проведено пять независимых циклов измерений каждой из нагрузок на частотах Fn. За результат измерений бралось среднее из пяти значений, а за погрешность — максимальное отклонение от среднего. Для оценки фазы КО измерялись параметры этих же образцовых нагрузок при их непосредственном подключении к установке (КСВ, q) и через фазосдвигающий отрезок прямоугольного волновода длиной 50 мм (КСВ¢, qэ¢). При измерениях с фазосдвигающим отрезком отсчетная плоскость численно смещалась на расстояние 50 мм. В таблице приведены результаты измерений. Фаза КО приведена для магнитной составляющей волны Н10.

Таблица – Результаты измерения нагрузок с фазосдвигающим отрезком.

F, MHz	№ нагр.	КСВ0	КСВ	КСВ¢	q,град.	q¢,град
38 000	1 2	2,0 1,4	1,933 1,378	2,020 1,393	357,3 349,1	355,6 3,8
46 000	1 2	2,0 1,4	1,73 1,32	1,73 1,30	358,6 356,9	3,09 12,5
53 000	1 2	2,0 1,4	2,10 1,45	2,11 1,47	8,0 4,7	353,3 358,5

По результатам измерений получена погрешность примерно такая же, как и для прибора Р2-68 d КСВ = 5КСВ. Сдвиги по фазе отличались менее чем на 150.

Проведены измерения комплексного КО от трех нестандартных подвижных нагрузок с ½Г½=0.154; 0.5; 1.0. Измерялись положения отражателя, отстоящие друг от друга на 0,5 мм на трех частотах. По результатам исследований получены следующие погрешности: погрешность измерения модуля КО - d½Г½ £ 15%, погрешность измерения известного сдвига фазы КО – Dq £ 150. Как показали результаты исследований, основным источником погрешности измерений является неквадратичность характеристик диодных детекторных секций.

Ссылки на литературу.

1. , Карлов СВЧ-рефлектометр на основе четырехплечего делителя мощности // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. – 1988. – Вып.1(415). – С.38-44.