Электронная библиотека
Меню
Размещение литературы
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Реклама на сайте
Цели библиотеки
Контактные данные
Я ищу:

Библиотечный каталог авторефератов Украины


По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@lib.ua-ru.net
Тема автореферата диссертации: Фазометричні перетворювачі комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв 2001 года.
Источник: Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.12.07 / В.В. Вертегел; Севастопольський держ. техн. ун-т. — Севастополь, 2001. — 20 с. — укp.
Аннотация: Розроблено принципи побудови фазометричних перетворювачів комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв. Запропоновано метод вимірювання комплексних параметрів, що базується на аналізі фазового розподілу електромагнітного поля в лінії передачі. Проаналізовано особливості фазового розподілу електромагнітного поля в неузгодженій лінії, встановлено аналітичний взаємозв'язок екстремальних значень і положень нулів цього розподілу з модулем і аргументом комплексного коефіцієнта відбиття вимірювального пристрою. Розроблено математичні моделі фазометричних перетворювачів, що мають підвищену стабільність і точність вимірювань у широкому діапазоні зміни потужності НВЧ-сигналу. Наведено алгоритми обробки вимірювальної інформації та алгоритми калібрування перетворювачів. Проведено оцінку метрологічних характеристик вимірювачів, побудованих на базі розроблених перетворювачів.

Текст работы:

Севастопольський  державний  технічний  університет




Вертегел  Валерій  Вікторович



УДК 621.372.865






ФАЗОМЕТРИЧНІ  ПЕРЕТВОРЮВАЧІ  КОМПЛЕКСНИХ

ПАРАМЕТРІВ  АНТЕННО-ФІДЕРНИХ  ПРИСТРОЇВ


05.12.07 - Антени та пристрої мікрохвильової техніки





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Севастополь - 2001

На правах рукопису


Робота виконана на кафедрі радіотехніки Севастопольського державного технічного університету


Науковий керівник:                    кандидат технічних наук, доцент

Гімпілевіч Юрій Борисович,

Севастопольський державний технічний університет,

доцент кафедри радіотехнікі


Офіційні опоненти:                    доктор технічних наук, професор

Кулемін Генадій Петрович, 

Інститут радіофізики та електроніки НАН України, м. Харків, головний науковий співробітник


кандидат фізико-математичних наук, доцент,

Должиков Володимир Васильович,

Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, професор кафедри основ радіотехніки


Провідна установа:                    ВАТ Науково-виробниче підприємство “Сатурн"

Міністерства промислової політики України (м. Київ)



Захист дисертації відбудеться 22березня 2001 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К50.052.03 при Севастопольському державному технічному університеті за адресою: 99053, м. Севастополь, Стрілецька балка, Студмістечко, 4-й учбовий корпус.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Севастопольського державного технічного університету.


Автореферат розіслано 19лютого 2001 р.



Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради к. т. н., професор                                                                                  Саламатін В. В.

ЗАГАЛЬНА  ХАРАКТЕРИСТИКА  РОБОТИ


Актуальність теми. У сучасних радіотехнічних системах широко використовуються активні фазовані антенні решітки (АФАР), цифрові антенні решітки (ЦАР), активні інтегровані антени. При роботі активних антен у широкому динамічному діапазоні параметри нелінійних активних елементів (напівпровідникові НВЧ транзистори, змішувальні, перемикаючі діоди та ін.) змінюються в залежності від рівня потужності НВЧ сигналу. Для забезпечення оптимальних енергетичних характеристик і характеристик випромінювання антен, зменшення коефіцієнту шуму дуже важливим є узгодження хвильових опорів мікрохвильових пристроїв тракту з вхідними та вихідними опорами активних елементів у широкому динамічному діапазоні НВЧ потужності. У зв'язку з цим, при настройці активних антенно-фідерних пристроїв потрібно здійснювати контроль узгодження в заданому динамічному діапазоні.

Для вимірювання параметрів антенно-фідерних пристроїв на малих рівнях потужності застосовуються вимірювальні прилади груп Р1...Р5, а також автоматичні аналізатори мікрохвильових пристроїв, імпульсні рефлектометри та векторні вольтметри зарубіжних фірм. Однак ці прилади не можуть бути використані для настройки модулів АФАР і активних інтегрованих антен у режимі великих сигналів. Крім того, вказані вимірювачі не дозволяють здійс-нювати вбудований контроль вхідних характеристик антен.

Існуючий підхід до побудови вимірювальних перетворювачів, який заснований на аналізу амплітудного розподілу електромагнітного поля в лінії передачі, володіє рядом суттєвих недоліків: обмеженим діапазоном допустимої зміни НВЧ потужності в лінії (20 ... 25 дБ); похибками вимірювань через неквадратичність і неідентичність вольтамперних характеристик детекторних діодів, а також через випадкову зміну потужності НВЧ генератора; значною нестабільністю метрологічних характеристик, що спричиняється випадковими змінами параметрів НВЧ детекторних діодів і коефіцієнтів передачі вимірювальних каналів.

Таким чином, задача розробки високоточних і высокостабільних вимірювальних перетворювачів, метрологічні характеристики яких зберігаються в широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу при впливі широкого класу дестабілізуючих факторів, є актуальною, що має велике наукове і прикладне значення. Створення таких перетворювачів дозволяє: вимірювати параметри активних НВЧ пристроїв на різних рівнях вхідної потужності; здійснювати вбудований контроль вхідних характеристик активних антен при випробуваннях радіотехнічних систем у широкому динамічному діапазоні сигналів; скоротити номенклатуру використаних вимірювальних засобів і розширити їх функціональні можливості.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є продовженням наукової роботи колективу кафедри радіотехніки СевДТУ в галузі розробки антенних і радіовимірювальних мікрохвильових пристроїв. Результати отримані автором дисертації були використані при виконанні держбюджетної роботи Разработка принципов построения и создания нового класса автоматизированных систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн” (номер государственной регистрации 0193U007232). Планується використання результатів роботи при створенні приладів вбудованого контролю параметрів антенно-фідерних трак-тів космічних апаратів у рамках національної космічної програми України.

Мета і основні задачі дослідження. Метою роботи є розробка принципів побудови фазометричних перетворювачів, що володіють підвищеною точністю і стабільністю в широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу, дослідження їх метрологічних характеристик і створення на їх основі автоматизованої вимірювальної системи з розширеними функціональними можливостями.

Основні задачі дослідження включали наступне:

  • аналіз методів і засобів вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв, визначення шляхів побудови вимірювальних перетворювачів, що забезпечують високу точність і стабільність вимірювань у широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналу;
  • аналіз фазового розподілу електромагнітного поля в розузгодженої лінії передачі і отримання аналітичної залежності, що зв'язує особливості цього розподілу з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження;
  • розробку математичних моделей двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;
  • дослідження похибок розузгодження і частотних похибок фазометричних перетворювачів, а також статистичне моделювання результуючих похибок вимірювань;
  • розробку узагальненої математичної моделі багатополюсного перетворювача фазометричного типу;
  • розробку алгоритму обробки вимірювальної інформації, що отримується з багатополюсного перетворювача фазометричного типу;
  • розробку алгоритмів калібрування багатополюсних перетворювачів при різних наборах зразкових мір;
  • дослідження метрологічних характеристик автоматизованого вимірювача, який побудовано но основі багатополюсного перетворювача;
  • виготовлення та експериментальне дослідження характеристик діючих макетів перетворювачів і розроблених на їх основі вимірювачів комплексного коефіцієнта відбиття.

Обєкт і предмет дослідження. Обєктом дослідження є фазометричний метод вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв. Предметом дослідження є принципи побудови вимірювальних перетворювачів фазометричного типу, алгоритми обробки вимірювальної інформації, алгорит-ми калібрування перетворювачів і аналіз їх метрологічних характеристик.

Методи дослідження. У роботі використано наступні методи: топологічний метод орієнтованих графів для визначення комплексних амплітуд хвиль на вимірювальних виходах перетворювачів; методи лінійної алгебри для розвязань систем вимірювальних і калібровочних рівнянь; чисельний метод розвязання нелінійних рівнянь для визначення параметрів елементів звязку; метод Монте-Карло для статистичного моделювання похибок вимірювань; компютерне моделювання, а також методи експериментального дослідження характеристик розроблених перетворювачів.

Наукова новизна роботи. При виконанні дисертаційної роботи уперше отримано наступні результати:

  • розроблено математичні моделі двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;
  • запропоновано і досліджено фазометричний метод автоматичного вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв;
  • розроблено узагальнену математичну модель фазометричного багатополюсного перетворювача;
  • розроблено алгоритм обробки вимірювальної інформації, що дозволяє визначати параметри досліджуваного пристрою шляхом розвязання систем лінійних рівнянь у дискретних точках частотного діапазону;
  • розроблено алгоритми калібрування, що дозволяють за результатами вимірювання параметрів зразкових навантажень визначати еквівалентні комплексні параметри багатополюсного перетворювача;

Практичне значення одержаних результатів складається в наступному:

  • розроблено і виготовлено фазометричі перетворювачі і на їх основі ви-мірювачи комплексного коефіцієнта відбиття антенно-фідерних пристроїв;
  • розроблено автоматизовану систему для вимірювання комплексного коефіцієнта відбиття антенно-фідерних пристроїв на основі чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювача, фазометра РФК2-18, генератора ГКЧ-53, персонального компютера і блоку спряження з ЕОМ;
  • розроблено програмне забезпечення цієї системи, що забезпечує діалоговий режим роботи, графічну і цифрову індикацію результатів вимірювань, а також інші сервісні можливості в середовищі Windows;
  • результати дисертаційної роботи впроваджено в Севастопольському державному технічному університеті, Державному випробувальному центрі Омега (м. Севастополь).

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповіда-лися і обговорювалися на 6 міжнародних конференціях:

  • 2-й Міжнародної Кримської конференції ''СВЧ техника и супутниковые телекоммуникационные технологии'', м. Севастополь, 1992 р.;
  • 3-й Міжнародної Кримської конференції ''СВЧ техника и супутниковые телекоммуникационные технологии'', м. Севастополь, 1993 р.;
  • Міжнародної науково-технічної конференції ''Електроника-97'', м. Каунас, 1997 р.;
  • 8-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції м. Севастополь, 1998 р.;
  • 9-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції м. Севастополь, 1999 р.;
  • 10-й Міжнародної Кримської мікрохвильової конференції  м. Севастополь, 2000 р.

Публікації. По матеріалах досліджень опубліковано 14 робіт: 6 наукових статей, 8 матеріалів доповідей.

Структура й об'єм дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів із висновками, загального висновку викладених на 190 сторінках машинописного тексту, списку з 113 використаних джерел на 10 сторінках. Робота містить 67 ілюстрацій на 41 сторінках, 9 таблиць і 4 додатка.

Основні положення, що виносяться на захист:

  • аналітична залежність, що зв'язує значення екстремумів і положення нулів фазового розподілу поля в лінії передачі з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження;
  • математичні моделі двоканального, одноканального двозондового і одноканального чотиризондового комутаційного НВЧ перетворювачів фазометричного типу;
  • результати теоретичного дослідження метрологічних характеристик розроблених перетворювачів;
  • узагальнена математична модель багатополюсного перетворювача фазометричного типу, що являє собою систему нелінійних рівнянь, які пов'язують параметри досліджуваного пристрою, еквівалентні комплексні константи і фазові зсуви між сигналами на виходах багатополюсника;
  • алгоритми калібрування, що дозволяють розв'язати систему нелінійних рівнянь лінійними методами за результатами вимірювань параметрів різних наборів зразкових мір і розрахувати еквівалентні комплексні параметри багатополюсного перетворювача;
  • алгоритм точного розвязання системи нелінійних рівнянь відносно квадратурних складових комплексного коефіцієнта відбиття досліджуваного пристрою;
  • результати експериментальних досліджень характеристик розроблених перетворювачів і построєних на їх основі вимірювачів.

ОСНОВНИЙ  ЗМІСТ РОБОТИ


У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і задачі досліджень, визначено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, виділено положення, що виносяться на захист, анотовано зміст дисертаційної роботи.

В першому розділі проаналізовано методи і засоби вимірювання комплексних параметрів антенно-фідерних пристроїв. Показано, що вхідні опори, параметри розсіювання багатополюсных пристроїв можуть бути визначені за результатами вимірювання комплексного коефіцієнта відбіття (ККВ) в різних точках НВЧ тракту.

Критеріями для порівняльного аналізу методів і засобів вимірювань були: похибки, стабільність метрологічних характеристик вимірювачів; діапазон допустимої зміни потужності НВЧ сигналу; смуга робочих частот; конструктивні особливості; можливість автоматизації процесу вимірювання.

В результаті аналізу встановлено, що існуючі методи і засоби не забезпечують високоточні, високостабільні вимірювання комплексних параметрів у широкому діапазоні зміни потужності НВЧ сигналів у мікрохвильових трактах. Показано, що для досягнення поставленої в роботі мети найбільш доцільно будовати прилади на базі наступних методів вимірювання в частотній області: інтерференційного методу; поляризаційного методу; методу каліброваного багатополюсника. Поєднання цих методів з фазометричним способом формування вимірювальних сигналів дозволяє створити вимірювачі, які задовольняють основним вимогам, що пред'являються як до приладів вбудованого контролю, так і до стаціонарних вимірювальних систем.

Проведений аналіз дозволив зробити висновок про те, що в залежності від розв'язуваних задач доцільне застосування як спрощених алгоритмів обробки вимірювальної інформації, які забезпечують вимірювання з прийнятною точністю в реальному масштабі часу, так і складних цифрових алгоритмів, що забезпечують високоточні вимірювання. Однак відомі алгоритми, що засновані на одержуванні інформації з амплітуд сигналів на вимірювальних виходах перетворювачів, не забезпечують високу точність і стабільність вимірювань при зміні потужності сигналу в мікрохвильових трактах у широкому динамічному діапазоні.

Перелічені обставини диктували необхідність розробки нових вимірювальних перетворювачів і алгоритмів на основі аналізу фазового розподілу електромагнітного поля в лінії передачі.

У другому розділі досліджено особливості фазового розподілу електромагнітного поля в регулярної лінії передачі і встановлено аналітичний взаємозв'язок цих особливостей з комплексним коефіцієнтом відбиття навантаження при двох способах формування опорного сигналу.

З метою спрощення аналізу прийнято, що в лінії забезпечено одномодовий режим роботи, а емнісний зонд, за допомогою якого досліджується фазовий розподіл, на даному етапі прийнятий невідбиваючим.

Початкова фаза хвилі, що відгалужується зондом, може бути представлена у вигляді

,                                      (1)

де - фазова константа, що залежить від параметрів НВЧ генератора і зонда; l- координата зонда, що відлічується від плоскості підключення навантаження; - фазова стала лінії; - довжина хвилі в лінії передачі; і - модуль і аргумент комплексного коефіцієнта відбиття навантаження.

Формула (1) містить фазову константу і лінійну складову вl, які не залежать від параметрів досліджуваного навантаження. У цьому співвідно-шенні є також нелінійна складова, яка несе інформацію про комплексний коефіцієнт відбиття навантаження і є періодичною функцією координати l,

.                                          (2)

Ця складова надалі називається “фазовим розподілом електромагнітної хвилі в лінії передачі”.

Встановлено, що значення екстремумів фазового розподілу залежать тільки від і визначаються за формулами

,        .                     (3)

Показано, що координати нулів фазового розподілу звязані з аргументом рівнянням

.                                                          (4)

Розвязання рівнянь (3) та (4) відносно параметрів навантаження, з ураху-ванням процедур калібрування по узгодженому навантаженню і коротко-замикачу, приводить до наступних співвідношень для розрахунку і

,                                              (5)

,                                                          (6)

де - зміщення координат нулів фазового розподілу відносно координат нулів при підключенні до виходу лінії зразкового короткозамыкача.

Таким чином, за результатами вимірювання фазового розподілу електромагнітної хвилі в лінії передачі можливо визначити комплексний коефіцієнт відбиття пристрою, підключеного до виходу лінії.

На рис. 1 наведено структурну схему вимірювача комплексного коефіцієнта відбиття, що побудований на основі двоканального мікрохвильового перетворювача фазометричного типу.


Рис. 1


Сигнал з виходу НВЧ генератора (ГНВЧ) через подільник потужності (ПП) подається на вимірювальний перетворювач. Перетворювач містить два канали: вимірювальний, до виходу якого підключається досліджуваний пристрій (ДП), та опорний, в якому формується сигнал з лінійним фазовим зсувом βl. До виходу опорного каналу підключене узгоджене навантаження (УН). Пересувні ненаправлені зонди З1 і З2 механічно зв'язані так, що відстані l1 і l2, які відлічуються від площин підключення навантажень до зондів, однакові. При переміщенні каретки із зондами НВЧ фазометр (Ф) вимірює різницю фаз між сигналами, які відгалужуються зондами. З виходу фазометра інформація про величини максимального або мінімального фазових зсувів ΔΘmax і ΔΘmin надходить до блоку обробки інформації (БО), в якому значення модуля коефіцієнта відбиття визначається за формулою (5), а аргументу - за формулою (6) і далі відображається індикатором (І). Процедурі вимірювань передує калібрування по узгодженому навантаженню і короткозамикачу.

На рис. 2 наведено структурну схему вимірювача комплексного коефіцієнта відбиття, який побудовано на основі одноканального двозондового перетворювача фазометричного типу.


Рис. 2

Аналіз фазового розподілу в лінії передачі здійснюється за допомогою двох ненаправлених зондів, відстань між якими дорівнює . Обидва зонди встановлюються на єдиній каретці, яка може переміщатися вздовж лінії, а фазо-метр вимірює  різницю фаз між НВЧ сигналами, які відгалужуються зондами.

Отримано аналітичну залежність фазового розподілу від комплексного коефіцієнта відбиття досліджуваного пристрою (ДП). Різниця фаз, що вимірюється фазометром, визначається співвідношенням

,           (7)

де - постійна складова фазового зсуву, яка може бути виключена при калібруванні вимірювача по узгодженому навантаженню.

Графіки фазових розподілів у лінії одноканального двозондового перетворювача при різних значеннях модуля ККВ і = 0 наведено на рис. 3.


Рис. 3


Екстремальні значення фазового розподілу однозначно зв'язані з модулем ККВ, що дозволяє розрахувати значення останнього за формулою

,                                             (8)

а положення нулів залежать від аргументу ККВ, який може бути розрахованим за формулою (6).

Показано, що діапазон допустимої зміни потужності в мікрохвильових трактах вимірювачів визначається динамічним діапазоном вхідних сигналів НВЧ фазометрів. Сучасні фазометри забезпечують перекриття динамічного діапазону вхідних сигналів не менше за 60 дБ, що досягається застосуванням підсилювачів-обмежувачів з великими коефіцієнтами посилення. При максимальному значенні вимірюваного коефіцієнта стоячої хвилі (КСХ) близько трьох запропонований метод дозволяє перекрити діапазон потужності в лінії не менше за 50 дБ, що на 30 дБ більше, ніж при аналізі амплітудного розподілу поля в лінії передачі за допомогою методів прямого детектування.

Розглянутий метод володіє рядом додаткових переваг, витікаючих із того, що вимірювані фазові зсуви не залежать від амплітуд хвиль у лінії передачі, а також від модулів коефіцієнтів зв'язку зондів з лінією. При цьому виклю-чаються похибки через нестабільність потужності НВЧ генератора і непостій-ність зв'язку зондів з лінією передачі. Не впливає на результати вимірювання неквадратичність вольтамперних характеристик НВЧ детекторів, які відсутні в цьому випадку. Не впливають на точність вимірювання фазові флуктуації сигналу НВЧ генератора, оскільки вони присутні в опорному та вимірювальному каналах і взаємно компенсуються у фазометрі.

Теоретично досліджено метрологічні характеристики вимірювачів, які побудовані на основі одноканального і двоканального перетворювачів.

Проведено оцінку методичної похибки, що дозволило визначити потенційні метрологічні можливості фазометричного методу вимірювання. Отримано співвідношення, що дозволяють оцінити відносну методичну похибку вимірювання модуля і абсолютну методичну похибку вимірювання аргументу ККВ пристрою для двоканального перетворювача

,            ,                     (9)

і для одноканального перетворювача

,   ,                        (10)

де - абсолютна похибка вимірювання різниці фаз.

Встановлено, що при використанні фазометра з похибкою вимірювання = 0,5° для випадку = 0,33 (КСХ = 2) відносні похибки методу вимірювання модуля складають для двоканального і одноканального двозондового перетворювачів відповідно 2,47% і 1,46%, а абсолютні похибки методу вимірювання аргументу - 1°  і  0,67°.

Проведено аналіз частотної похибки вимірювача, який побудовано на основі одноканального двозондового перетворювача. Встановлено, що вимірювач забезпечує для = 0,33 відносну похибку вимірювання модуля ККВ менше за 5% і аргументу ± 5° в смузі частот ± 20% відносно центральної частоти діапазону.

Для оцінки похибок вимірювань, які викликані розузгодженнями в мікрохвильових трактах перетворювачів, розроблено їх математичні моделі, що враховують вплив параметрів НВЧ вузлів на фазові розподіли. Проведено комп'ютерне моделювання похибок вимірювань.

На основі методу статистичних випробувань Монте-Карло проведено моделювання результуючих похибок вимірювань з урахуванням впливу складових: похибки розузгодження; похибки вимірювання фазометра; нестабільності частоти НВЧ генератора; неточності відліку координат зондів; нестабільності параметрів перетворювачів і зразкових мір. Встановлено, що розподіли густині ймовірності похибок вимірювань у більшості випадків близькі до нормального закону, а математичні очікування близькі до нуля.

Для = 0,33 середньоквадратичні значення відносної похибки вимірювання модуля для двоканального і одноканального перетворювачів складають відповідно 2,8 % і 1,2 %, а середньоквадратичні значення абсолютної похибки вимірювання аргументу відповідно 1,3°  і  0,5°.

У третьому розділі розроблено принципи побудови багатополюсних перетворювачів фазометричного типу, які дозволяють автоматизувати процес вимірювання. Висока точність вимірювання досягається за рахунок визначення алгоритмічним шляхом параметрів багатополюсного перетворювача на етапі калібрування по набору зразкових мір і подальшого використання цих параметрів при обробці вимірювальної інформації. Як інформаційні параметри запропоновано використовувати фазові зсуви між сигналами на вимірювальних виходах багатополюсного перетворювача.

Для реалізації фазометричного методу розроблено узагальнену математичну модель багатополюсного мікрохвильового перетворювача в лінійному квазістаціонарному наближенні, яка являє собою систему із N нелінійних рівнянь вигляду

,         (11)

де - різниці фаз між парами сигналів на вимірювальних виходах багатополюсного перетворювача, i = 1, 2. ... N, , , еквівалентні  параметри,  що  характеризують i-ю пару вимірювальних виходів. Ці константи визначаються на етапі калібрування перетворювача.

Отримано співвідношення, що дозволяють через S-параметри багатополюсного перетворювача розрахунковим шляхом оцінити значення еквівалентних параметрів на стадії проектування, або після виготовлення НВЧ перетворювача за результатами вимірювань.

Розроблено алгоритм обробки вимірювальної інформації для випадку дванадцятиполюсного перетворювача. Отримано точне аналітичне розвязання системи рівнянь вигляду (11) шляхом перетворення її до системи лінійних рівнянь відносно дійсної та уявної частин комплексного коефіцієнта відбиття досліджуваного пристрою

,      (12)


,     (13)

де , , , , - коефіцієнти, що однозначно зв'язані з еквівалентними параметрами , , , , i = 1, 2, 3, n = 1 ... 7.

Запропонований алгоритм виключає систематичну складову похибки вимірювання, яка зумовлена впливом технологічних факторів при виготовленні перетворювача і частотною залежністю його параметрів. Це дозволяє істотно зменшити вимоги до технології виготовлення перетворювача і зберегти високу точність вимірювань у широкій смузі частот.

Розроблено алгоритм калібрування багатополюсного вимірювального перетворювача фазометричного типу. Запропоновано процедуру визначення скалярної фазової константи по квазіузгодженому навантаженню. Показано, що реалізація цієї процедури при використанні рухомого навантаження істотно підвищує точність визначення фазової константи, що в свою чергу зменшує похибку вимірювання комплексного параметра при реалізації вимірювального алгоритму.

Для визначення , , , проведено перетворення системи рівнянь виду (11) до системи лінійних рівнянь, які зв'язують квадратурні складові еквівалентних параметрів з параметрами еталонних навантажень і фазовими зсувами між вихідними сигналами вимірювального перетворювача. Отримана система в матричній формі має вигляд:


,                              (14)

де - дійсні коефіцієнти, однозначно зв'язані з параметрами q-го еталонного навантаження і показами фазометра при вимірюванні цього навантаження; q = 1 ... 6; ... - невідомі квадратурні складові еквівалентних параметрів перетворювача; , - комбінації квадратурних складових; .

При практичній реалізації процедури калібрування невідомі ... визначаються шляхом розвязання системи лінійних рівнянь (14) в ЕОМ, а із них розраховуються модулі та аргументи еквівалентних параметрів.

Перевага запропонованого способу розвязання системи рівнянь виду (11) полягає в однозначності визначення квадратурних складових калібро-вочних коефіцієнтів і порівняно малих витратах часу на обчислення. Крім цього, не потрібно попередньої оцінки величин шуканих констант, які необ-хідні для розвязання итераційними методами системи нелінійних рівнянь.

Розглянуто і проведено порівняльний аналіз декількох практично важливих варіантів калібрування багатополюсного перетворювача: по одному розузгодженому і п'яти короткозамкнутим навантаженням; по нерухомому і рухомому розузгодженим навантаженням; по набору розузгоджених навантажень. Використання того або іншого варіанту визначається наявністю необхідного набору зразкових мір.

Запропоновано одноканальний чотиризондовий комутаційний НВЧ пере-творювач фазометричного типу, структурну схему якого наведено на рис. 4.



Рис. 4


Страница: 1  Страница: 2 

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@lib.ua-ru.net

© Научная электронная библиотека, 2003-2008.
info@lib.ua-ru.net
Яндекс цитирования