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, θ) и через фазосдвигающий отрезок прямоугольного волновода длиной 50 мм (КСВ′, θэ′). 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′ | θ,град. | θ′,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 δ КСВ = 5КСВ. Сдвиги по фазе отличались менее чем на 150.
Проведены измерения комплексного КО от трех нестандартных подвижных нагрузок с |Г|=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 - δ|Г| ≤ 15%, погрешность измерения известного сдвига фазы КО – Δθ ≤ 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.
