Цифровой измеритель мощности свч — SU 1318923 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 Нуров аши8) СССР .971.СР981,ОСТИ СВ ельств 21/04, ьство 21/04, ЕЛЬ МО(54)ф ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИ шение точности измерений. Устройствосодержит переключатель 1 мощности,измерительный мост 2, усилитель 3,блок 7 управления, счетчик 9, генератор 10 опорной частоты, индикатор11 и пересчетный блок 12, Погрешностьпреобразования снижается за счет введения компаратора 4, триггера 5, формирователя 6 импульсов и вычислителя 8. Новые Функциональные связи,реализующие широтно-импульсное управление измерительным мостом 2, позволяют повысить помехозащищенность цифрового измерителя. 2 ил.1 13Изобретение относится к областирадиоизмерений, а именно к устройствам измерения мощности сверхвысокихчастот (СВЧ)Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя мощности СВЧ, на фиг. 2 - временные диаграммы работы цифрового измерителямощности СВЧ,Цифровой измеритель мощности СВЧсостоит из переключателя 1 мощности,измерительного моста 2, усилителя 3дифференциального, компаратора 4,триггера 5, формирователя 6 импупьсов,блока 7 управления, вычислителя8, счетчика 9, генератора 1 О опорнойчастоты, индикатора 11, пересчетногоблока 12,Блок 7 управлепия состоит из двухключей 13 и 14, дополнительного триггера 15, делителя 16 частоты, Формирователя 17,Переключатель 1 мощности выходомсоединен с чувствительным элементом( термистором) моста 2, к диагоналямкоторого подключены последовательнодифференциальный усилитель 3 и компаратор 4. Выход компаратора соединенс первым входом триггера 5 и первымвходом блока 7 управления. Выходтриггера 5 соединен с вторым входомкомпаратора 4 и через Формирователь 6с входом питания моста 2. Пересчетный блок 12 состоит из последовательно включенных генератора 10 опорнойчастоты и счетчика 9, информационныевыходы которого соединены соответственно с вычислителем 8, а выходпереполнения счетчика 9 соединен свторым входом триггера 5. Первыйвход блока. управления соединен одновременно с входом делителя 16 частоты и первыми входами ключей 13 и 14,выходы которых соответственно соединены с входами дополнительного триггера 15, прямой выход которого соединен с входом управления переключателя 1 мощности, вторым входом ключа 14и первым входом вычислителя 8. Инвер -сный выход триггера 15 соединен свторым входом ключа 13, а выход делителя 16 частоты через Формирователь1 - с вторым входом вычислителя 8,информационные выходы которого соединены с индикатором 11,На фиг. 2 изображены сигнал 18переполнения счетчика 9 импульсов, 45 50 55 водит термисторный мост 2 в состояние равновесия. В первые моменты времени после включения разбаланс моставелик, при этом компаратор 4 находится в единичном состоянии (сигнал 20,фиг. 2 в, интервал времени 0- ). В1момент баланса моста в первый тактизмерения (после прохождения команды"Пуск" ) при Р, =0 срабатывает компаратор 4 и перепадами 1/О сбрасывает триггер 5. Таким образом, при отсутствии Р,ь на выходе триггера 5 появляется последовательность импульсов с тем же периодом Т, но длительностью , (ьс),18923 2сигнал 19 на выходе триггера 5, сигнал 20 на выходе компаратора 4, сигнал 21 на прямом выходе дополнительного триггера 15, сигнал 22 на выходеФормирователя 17 коротких импульсов,сигнал 23 кода пересчетного блока 12,сигнал 24 текущего значения прямогокода счетчика 9 импульсов и сигнал25 информационного кода вычислителя8, переписываемого в регистр цифрового индикатора 11.Цифровой измеритель мощности СВЧработает следующим образом,В первый момент времени после;включения переключатель 1 закрыт имощность СВЧ на термистор не поступает (интервал времени 0-ь ). Кодпересчетного блока 12 после включенияцифрового измерителя мощности СВЧ ме 20 няется по линейному закону (сигнал23, фиг. 2 е) до переполнения счетчика (интервал времени 0-).На управляющем выходе счетчика 9появляется последовательность импуль 25 сов (сигнал 18, Фиг.2 а), поступающихна второй вход счетного триггера 5, например на С-вход К-триггера. Еслибы не было сигнала 20 (фиг. 2 в) с выхода компаратора 4 (например, при30 отсутствии связи усилителя 3 и компа-ратора 4), то триггер 5 срабатывал бы на каждый перепад 1/О сигнала 18, .поступающего на первый вход (например, К-вход) К-триггера, вырабатывая 35 при этом сигнал 19 (фиг. 2 б) длительностьюи периодом Т (интервал времени О-Т, фиг. 2), при этом Т больше постоянной времени термистора, Этотсигнал проходит через формирователь 6 АО импульсов, где формируется амплитудаи стабилизируется длительность его Фронтов, и по цепи обратной связи попадает на питающую диагональ моста 2, нагревая термистор К и при 3 13189При подаче на мост 2 входной мощности СВЧ (Р) ранее установленное условие баланса моста нарушается. Для восстановления баланса моста 2 вовтором также измерения мощность подо 5 грева термистора по цепи обратной связи должна быть уменьшена на величину Рв . Это происходит за счет уменьшения длительность импульсов 19, т.е. срабатывание компаратора 4 про исходит раньше, при этом разность установившегося значения длительности импульсов (1 с,) и значения длительности импульсов Т, т.е.М = ,-, пропорциональна величине входной мощ ности Р. При этом общая мощность Р рассеиваемая на термисторе, остается постоянной, так какР, =Р +Р,=сопзг,. (1)Устройство 7 управления обеспечи вает два такта измерения, т.е, последовательно чередующиеся отключение и включение переключателя 1 мощности СВЧ для подачи Р,на термистор моста 2 (сигнал 21, фиг, 2 г) и запись 25 содержимого счетчика 9 в вычислитель 8 и первый такт измерения (при Р,в =О) по перепаду 1/О сигнала 21 и во второй такт измерения (при Р,= 0) по сигналу 23 (Фиг. 2 д), который 30 формируется формирователем 17 по каждому второму перепаду 1/О сигнала на выходе счетчика - делителя 16. Содержимое счетчика 9 в указанные моменты времени схематично представлено сигналом 24 (фиг. 2 ж).Цифровой эквивалент измеряемой мощности (сигнал 25, фиг. 2 з) соответствует разности кодов счетчика 9 импульсов (сигнал 24, фиг. 2 ж) за 40 два такта измерения, определяемого значением длительности импульсов , (при Р=О). Диапазон изменения 1 --,О.оРазность кодов, соответствующая 45 величине Р 8, определяется соотношесвчниемйБ= -И,где И, - значение кода, соответствующее длительностисигнала 19;Н - значение кода счетчика 9,соответствующее длительности сигнала 19.55Разность кодов кМ выявляется вычислителем 8,который может быть выполнен на основе известных реверсивных счетчиков. Согласно выражению23 (2) увеличение входной мощности Р вызывает пропорциональное увеличение кода на входе цифрового индикатора 11 (выходе вычислителя 8).Точность измерения во всех известных технических решениях определяется погрешностью преобразования, которая зависит от параметров пикового детектора и генератора управляемой частоты, прежде всего от его стабильности и линейности выходной характеристики. В предлагаемом цифровом измерителе мощности СВЧ высокая точность измерения, по сравнению с известным, обеспечивается за счет введения новых функциональных связей, реализующих широтно-импульсное управление термисторным мостом, что позвояет повысить помехозащищенность цифрового измерителя засчет сниженияреобразования при использовании простых средств: компаратора, триггера, формирователя импульсов, счетчика импульсов и генератора опорной частоты, стабильность которого на 2-3 порядка выше стабильности генератора управляемой частоты в известном устройстве, В этом случае погрешность преобразования, зависящая от изменения температуры окружающей среды и других возмущающих факторов, определяется только нестабильностью порога срабатывания компаратора, влияние которого на общую погрешность преобразования крайне незначительно ввиду малости интервала времени кТ двух срабатываний компаратора,Предлагаемое техническое решение цифрового измерителя мощности СВЧ позволяет упростить получение цифрового эквивалента измеряемой мощности СВЧ по сравнению с известным за счет использования простой пересчетной схемы блока 12. формула изобретенияЦифровой измеритель мощности СВЧ, содержащий переключатель, мост из активных сопротивлений с термистором, диагональ моста соединена с усилителем, блок управления, пересчетный блок и индикатор, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь импульсов, триггер, вычислитель и компаратор, первый вход которого соединен с выходом усилитеорректор Г. Решетни Тираж 730ИИПИ Государственногопо делам изобретений3035, Москва, Ж, Р 505/3 Зак писно омитета С открытий ушская наб д. оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ектная,4 5 131 ля, второй вход соединен с выходом триггера и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с диагональю питания моста, а выход соединен с первым входом триггера и входом блока управления, первый выход которого соединен с первым управляющим входим. вычислителя и управПосдр -3 ЮЯЧЕИЛ СВЧ= 0 8923 6ляющим входом переключателя, а второй выход соединен с вторым управляющим входом вычислителя, выход последнего соединен с входом индикатора, а информационный вход подключен к информационному выходу пересчетного блока, управляющий выход которого соединен с вторым входом триггера.