Тому при виборі варто віддати перевагу другому варіанту побудови вимірювача S-параметрів на базі рефлектометрів. При застосуванні рефлектометрів для вимірювання S-параметрів важливу роль виконує спрямованість АЛЕ, що визначає його робочі характеристики, яка в підсумку визначає і динамічний діапазон вимірюваних величин і похибок вимірювань. Особливо істотний вплив при вимірюванні комплексних коефіцієнтів віддзеркалень надають власні S-параметри вимірювального порту, що є по суті справи вихідним роз'ємом первинного каналу спрямованого відгалужувачі рефлектометра.
Принцип атестації вимірювача S-параметрів
В роботі [4] зазначається, що все різноманіття методів атестації вимірників S-параметрів є варіаціями двох основних методів, іменованих абревіатурами OSLT і TRL. Обидва методи названі за першими літерами використовуваних засобів калібрування. ХХ навантаження (Open), КЗ навантаження (Short), узгоджена навантаження (Load) і калібрування на прохід (True) для першого методу. Калібрування на прохід (True), що відображає навантаження (Reflect), калібрування на прохід з відрізком лінії (Line) - для другого. Обидва методи калібрування добре вивчені і дають прогнозовані результати.
Процес калібрування методом OSLT складається з двох малозавісімих частин, а саме калібрування параметрів вимірювального порту і калібрування з метою визначення параметрів передачі So 21 і So 11. Введемо позначення для малюнка 6: роз'єм випробуваного чотириполюсника СВЧ 13 - вимірювальний порт 1, а його роз'єм 2 - вимірювальний порт 2.
Вимірювальний порт приладу повністю характеризується своїм графом, наведеними на малюнку 8, який складається з спрямованості порту S 11, коефіцієнта відбиття входу порту S 22, коефіцієнта зворотної передачі порту (його нерівномірності) S 12, коефіцієнта прямої передачі S 21, прийнятого рівним одиниці. Для спрощення виразів тут і далі символ «i» («in») опущений. До входу порту приєднана навантаження з коефіцієнтом відображення Г Х.
Рисунок 8 - Граф вимірювального порту в системі S - параметрів
Спосіб градуювання порту OSL (Open, Short, Load) припускає використання трьох навантажень з відомими параметрами: ХХ, КЗ і СН. Також OSL градуювання приладу передбачає вимірювання параметрів трьох навантажень: Г Х1, Г Х2 і Г Х3 з відомими параметрами і подальший розрахунок власних параметрів вимірювального порту: S 11, S 12 і S 22.
Скористаємося відомим виразом для визначення еквівалентного коефіцієнта відбиття на вході вимірювального порту S Х в термінології направлених графів:
, (8)
де n - порядковий номер вимірювання з відповідним навантаженням Г Х1, Г Х2, Г Х3, n=1, 2, 3.
При атестації порту потрібно знайти чисельні величини S 11, S 22, S 12? S 21 вирішуючи систему з трьох рівнянь типу (8), складених в результаті вимірювання трьох навантажень Г Х1, Г Х2, Г Х3 , що містять власні параметри порту SX, S 11, S 22, S 12 у вигляді:
, (9)
, (10)
, (11)
;
;
.
Параметри навантажень Гх1, Гх2, Гх3, відповідну коефіцієнтам відображення еталонних навантажень КЗ, ХХ, СН, записаних в атестатах, відрізняються від їх істинних значень на величину похибки атестації.
Вирази (9), (10), (11) розраховуються для кожної частотної точки в діапазоні атестації і дозволяють виконувати розрахунок власних параметрів вимірювального порту навіть при довільних, але відомих, значеннях параметрів навантажень.
Аналіз рефлектометра
В роботі [3] наводиться загальна структурна схема вимірювача комплексних коефіцієнтів передачі і відображення чотириполюсників СВЧ, з можливістю визначати їх S-параметри, використовуючи рефлектометри. Вона наведена на малюнку 9 і складається з двох пар рефлектометрів 6 і 8, кожен з яких включає два зустрічно включених спрямованих ответвителя АЛЕ - 1, НО - 3 і АЛЕ - 2, АЛЕ - 4.
При вимірах коефіцієнтів передачі випробуваного чотириполюсника СВЧ 9 з боку його вхідного роз'єму 10, випробувальний сигнал НВЧ від генератора СВЧ - 1, подають через перемикач 4 в положенні 2 його рухомого контакту і векторним вольтметром 7 вимірюють ставлення сигналів на його входах 1-3. При цьому другий нерухомі контакти перемикачів 4 і 5 навантажені на узгоджені навантаження 2 і 3. Для проведення вимірювань характеристик випробуваного чотириполюсника 9 з боку його вхідного роз'єму 11 перемикач переводять у положення 2, а перемикач 5 в положення 1, і вимірюють для визначення коефіцієнта передачі ставлення сигналів на входах 2-3 векторного вольтметра 7, а для визначення коефіцієнта відбиття - відношення сигналів на входах 2-4 цього вольтметра.
Рис...
