при лииейиом детектировании и перемножении сигналов, выравнивания сигналов ие потребуется. В этом случае

It/flil I 1 = 012 6121пад +Г Х

XI 1+Гн e-ly\ = aiabi\Upx

X Vll +1 ГнР+21 Г cosф] Гна--2ГнI cos (2ух~ч,)]. (П.37) Калибровочный коэффициент

Лкз=Рсогл/Ро = [ /г1=/2ол]/а12о 6120 I 1 . (П.38)

Погрешность рассогласования

Орасс=7---TZr -1. (П. 39)

брасс -

(/пад/ад(1-Гн2) волиы калибровки, к(

У[1 +1 Гн8+21 Гн I cos{yx-q,)] + Гн 1+21 Гн I cos

Если измерения ведут на длине волиы калибровки, когда - ао, 612 - 1201 то

1-1 Гн!

- 1. (П.40)

Можно показать, что погрешность измерения, обусловленная рассогласованием, примет максимальное значение при р = ух12 + пп (л - О, 1, 2, J ...) и будет равна

2Гн гЬ2Гнсоз (ух12) брасс макс - j Гн 2

(П.41)

т. е. будет такой же, как и при сложении сигналов идентичных зондов.

Калибруя таким образом прибор на нескольких частотах рабочего диапазона, можно исключить погрешность, обусловленную изменением связи зондов в диапазоне частот и неидентичность характеристик детекторов.

Б. Для волноводных устройств. Пользуясь соотношениями (П. 12) и (П. 13), выражение (П.29) можно записать в виде ,

21Гн5!-}-2Г соз--со8 (---ф] W =- t . +- (П.42)

1-1 Г р

для максимальной длины волны.

брасс -

2Гн1--2Гнсо -cos--Ф)

1-Г Р

(П. 43)

для минимальной длины волны.

Максимальное значение погрешности, обусловленное рассогласованием, составит соответственно

с 2Гн2±2ГнС08 [nqlil + q)\

ГГУТ:! (П.44)

2Гнг±2Гнсо5 [я/(1+у) Орасс макс- , Г 2

При введении поправки выражение (П.44) примет вид

lacc макс

2rHcos[Jty/(l-f у)1 2Гнсо5ГяЯ1 + у)1

1-Гн1

1-1 г р

(П.45)

Можно показать, что при любом числе пар зондов, расстояние между которыми для каждой пары равно Явср/4, погрешность рассогласования на средней длине волны при сложении сигналов равна

брасс=2ГнР/(1-[Гн2). Четырехзондовая система (рис. П.5). Условимся, что Яха = is = <xi = а I Д! I= ?2 I t/пад РI 1+Гн е-J2v(.:.-l-*.-b*.) \\ 11/д2 = а!2 I 1пад1 I 1 -ЬГн e-32v(x.-b*.> \\ /дз1 = а52 1падр1 1+Гне-12* 1 . (П.46)

1/д41 = !2 1/пад111+ГнР. 4>пад= г/г/(1-Гг Гн e- V(.-b.-b*.)).

Рис. П.5. Упрощенный граф системы из четырех зондов

При сложении сигналов на выходах зондов получим следующую погрешность измерения:

2ГнР+21 Гн cos у (xi+Xj) cos{[y (л:г+2д:а+Зх,)/21-ф} cos у [Х1+Хз)12

брасс=

1-1 ГнР

(П.47)

Примем xi = ХяП для удобства введем новые обозначения: xi = Xg = х, Xj = у. Тогда

2 I Гн g+2 Гн cos ух cos у(х+у) cos (2уд:Ч-ТУ-ф)

брасс = -. (П.48)

При д:=Яср/4, cos гд:=0 брасс=21 Гн - Гн 2).

Погрешность рассогласования такой системы в полосе частот ±Ад составит

>расс =

2 I Гн -f 2 Гн I cos [я (l±An)/2]-cos [я(1±Дп)/ 2+ +Ы cos [я (1±Дд)+УУ-ф1

1-Гна

Из выражения (П.49) следует, что при у = О (рис. П.6)

расе макс =

2Гн2±2Гнсоз2[я(1 ± Дп)/21

1-Гнг

(П.49)

(П. 50)

Таким образом, составляющая погрешности (П.50), возникающая при измерении в полосе частот, для четырехзондовой системы меньше, чем для двух-зондовой системы. л а

Максимальные значения этой составляющей погрешности приведены в табл. П.З.

Таблица П.З

като/я/

Рис. П.6. Схема соединения четырех зондов.

Несомненно, представляет интерес расположение зондов при х + У = = Я.ср/4. В этом случае на средней частоте погрешность по-прежнему будет равна

брасс = 2Г р/(1-Г г), а в полосе частот ±Ап максимальное значение погрешности составит

21 Гн 2±2 I Гн I cos [л (1 ±Ап)/2-Yl cos [я (1 ±Ап)/21 gj

Орассмакс- j Гд а

Если у=х = Я.ср/8 = Я, (1 ± Ап)/8, то выражение для максимального значения погрешности примет вид

2 I Гн ±2 I Гн I cos [я (1±Ап)/41 cos [я (1±Ап)/2] Орасс макс - j Гн 2 \ I

Согласно (П.52) составляющая погрешности, возникающая при измерении в полосе частот, в этом случае будет больше, чем при {/ = 0. .

Таким образом, расположение зондов, показанное на рис. П.6, является более целесообразным.

Приложение 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ РАССОГЛАСОВАНИЯ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ МОЩНОСТИ СВЧ МЕТОДОМ ВОЛЬТМЕТРА

Показания ваттметра, использующего метод вольтметра, пропорциональны квадрату в линии передачи в месте расположения детектора, т. е.

/в=Ц/падГ1+ГБ/гол. (П.53)

где t/пад - напряжение падающей волны, Гв- коэффициент отражения ваттметра.

Исходя из графа (рис. П.7), отображающего схему измерения, получаем 1>пад={>г/(1-ГгГв). {П.54)

где Ur - напряжение падающей волны на выходе генератора; Гг - коэффициент отражения генератора; Гв=Гц. 156

Так как мощность, отдаваемая источником в согласованную нагрузку, равна Рсогл = Ur 12ол. то погрешность измерения составит

6 = Яв/Ясогл-1. . Подставив значение Рв и Рсогл в выражение (П.55), получим

I 1+Гв1

расс=

1-ГгГвР

(П.55)

(П. 56)

1Уг 1

Рис. П.7. Граф схемы измерения мощности методом вольтметра.

Максимальное значение этой погрешности будет

( ±Гв)

асе макс =

:-1.

(П. 57)

(1ТГгГв)

Графики, рассчитанные по (П.57), приведены на рис. П.8.

Для уменьшения погрешности ваттметры обычно калибруют по образцовым приборам (рис. П.9). В процессе калибровки определяют действительное

значение падающей мощности, соответствующее данному показанию калибруемого прибора

пад=Ров/(1-Гов2), (П.58)

где Ров. Гов - показание образцового ваттметра и его коэффициент отражения.

Индикатод падающей мощности

(СВЧ)

Tli.

Калибруемый ваттметр

о расе мам,

Рис. П.8. Зависимость погрешности рассогласования от Гв при различных значениях Гг.

Образцовый ваттметр

поглощаемой мощности

Рис. п.9. Структурная схема калибровки ваттметра.

При поочередном присоединении образцового и калибруемого приборов к выходу генератора поддерживают неизменным уровень падающей мощности. Уровень падающей мощности контролируют с помощью направленного ответвителя (направленность не менее 25-30 дБ) и индикаторного устройства. По результатам калибровки строят график Рпа.п1Рв = f (F), где Рв - показание калибруемого ваттметра. Пользуясь этим графиком при измерениях, показания ваттметра приводят в соответствие со значением падающей мощности.

Разница между падающей мощностью и мощностью, отдаваемой источником в согласованную нагрузку, представляет собой погрешность рассогласования и в относительных величинах будет равна

Space - Рплл! согл- 1

(П. 59) 157

Так как

Рпад=г2/(г л1-ГгГв2), Рсогл = /г2/2ол.

брасс=1/11-ГгГв1-1.

(П. 60)

;i?20 1,050 1,050

1,20 1,50 1,50 2,00

(П.61)

-0,0020 -[{0050-OfilO-OfiZO-0,050-0,10-0,20 -0,50 -1,0 2,0 Sfi -10

Рис. П. 10. Номограмма для определения погрешности рассогласования.

Максимальное значение погрешности рассогласования составит 6рассмакс=1/(1±1Гг1 Гв1)2-1. При малых значениях Гр и Гв

брасс макс = ± 2 ,Гг ! I Гв 1-

Максимальные значения погрешности рассогласования могут быть определены с помощью номограмм (рис. П.10, П. 11), на которых КСВг, КСВ в - соответственно КСВ генератора и ваттметра,5 Красс = Г Г - потери рассогласования. 158

1,010

-0,0001 -0,0002

1,020 1,050 1,05 1,10

1,20 1,30 1,50 ZfiO КСВ в I

-Ц001 -0,002 zD,a05-0,01 -Ц02 -0,05-0,1 -0,2 -0,5

-0,0005 сСрасс,ЗБ

Рис. П.И. Номограмма для определения погрешности рассогласования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К главе 1

1. Техника измерений на сантиметровых волнах. Пер. с англ. Под ред. Г. А. Ремеза. М., Сов. радио , 1949.

2. Валитов Р. А., Сретенский В. Н. Радиоизмерении иа СВЧ. М., Воениз-дат. 1951.

3. Гинзтон Э. П. Измерение на сантиметровых волнах. Пер. с англ. Под ред. Г. А. Ремеза. М., ИЛ, I960.

4. Бокрниская А. А., Скорик Е. Т. Методы измерения мощности СВЧ. Киев, Техиздат УССР, 1962.