Способ калибровки измерителей малой мощности СВЧ

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться для калибровки измерителей малой мощности СВЧ с рассогласованным входом. Известны, способы калибровки измерителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей мощности с помощью изме рителей КСВ и калибраторов падающей мощности, а также методом сравнения с образцовым ваттметром. Наиболее широкое распространение получил метод с помощью измерителей КСВ и калибраторов падаящей мощности который заключается в следующем. Сначала на измерительной линии или панорамном измерителе КСВ измеряют КСВ на входе калибруемого измерителя мощности К. Затем производят калибровку измерителя по мощности, проходящей в него. Для этого на вход ка либратора падающей мощности, аттестованного по коэффициенту передачи , и эффективному коэффициенту отражения Гдф , подкш)чают генератор сигналов, а на выход - калибруемый измеритель. В боковое плечо калибратора мощности подключают образцовый ваттметр поглощаемой мощности, с помощью которого измеряют мощность Р в боковом плече калибратора tj. о Мощность, проходящую в калибруемы измеритель, вычисляют по формуле 4., «(К ч- 1)2 Погрешность измерения мощности Р вычисляют по формуле f,,, .. где сЛр - погрешность образцового ваттметра; о - погрешность аттестации калибратора мощности nodtj | jJ. 4К I 1(K.1)J - погрешность измерения ве.пипогрешность нзг АК. 4К чины (K-;™j2-5 погрешность за счет рассогласования , равная сясс Недостатком способа является то, что для калибровки измерите,гш мощноети требуется два рабочих места. Кроме того, к калибраторам падающей мощности предъявляются очень высокие требования по снижению , чтобы уменьшить составляющую погрешность , за счет рассогласования. При многократном использовании высокочастотные разъемы изнашиваются и калибраторы часто выходят из строя. Наиболее близким к изобретению является способ калибровки поглощающих ваттметров, который позволяет проводить калибровку измерителей малой мощности СВЧ по КСВ и проходящей мощности на измерительной линии (на : одном рабочем месте) методом сравнения с образцовым ваттметром Г 2, Способ калибровки измерителей мощности заключается в следующем. Сначала на выход измерительной линии подключгдат образцовый ваттметр и при подключенном на входе линии генератора измеряют максимальное Un,c,)t и минимальное . значения полей в измерит€;льной лАии, а также мощность на выходе измерительной линии при помощи образцового ваттметра. Затем образцовый ваттметр отключают и подк. калибруемый измеритель мощности. Изменяют величину подводимой к измерительной линии мопщости до значения, когда максимальное значение поля равно максимально1.гу (U ) эначеник поля в измерительной линии при подключении к ней образцового ваттметра. Измеряют минимальное значение поля измерительной линии, змеряют КСВ-К калибруемого измериеля и при одинаковом Umax., сравнивают ощности, проходящие в образцовый аттметр (Р,у) и калибруемый измеитель РПРО,() по формуле мах fflin iipox 2 де Z - иолновое сопротивление линии передачи. Измерив отношение , вычисяют мощность, проходящую в калибруеый измеритель Jio формуле р р прох о и Погрешность измерения вычисляется по формуле . 0 y mtflo погрешность образцового ваттметра; погрешность измерения отношения . Недостатком известного способа калибровки измерителей мощности является низкая производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при одном подключении образцового ваттметра к измерительной линии калибровку производят только на одной частоте, т.е. 20 при калибровке на нескольких частотах в полосе частот необходимо несколько раз поочередно подключать к измерительной линии образцовый ваттметр и калибруемый измеритель. При этом на каждой частоте требуется регулировка зонда измерительной линии по чувствительности, что нарушает калибровку зонда на предыдущих частотах . При калибровке серии измерителей 30 мощности, например, при выпуске из производства низкая производительность будет еще более очевидна, так как необходимо постоянное подкл 0чение и отключение образцового ваттметра. 35 Частое подключение и отключение изнащивает в.ч. разъемы образцового ваттметра и измерительной линии и выводит их из строя. Кроме того, исключена возможность автоматизации изме- 40 рений в непрерывной полосе частот. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений, а также увеличение срока службы измерительной аппаратуры при калибровке серийно 45 выпускаемых измерителей мощности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на поочередном подключении к измерительной линии калибруемого и об- 50 резцового измерителей, к измерительной линии, в качестве которой применяют панорамный измеритель козффициента стоячей волны (КСВ), подключают образцовый измеритель и измеряют его КСВ 55 и падающую мощность на всех необходимых частотах, а затем к измерительной линии подключают калибруемый измери1093985 тел час в к по где ся где буд эт ти из вьш КС си бл из но из о и 4 и измеряют его КСВ на тех же отах, причем мощность, проходящую либруемый измеритель, вычисляют ормуле „ (Ki+ Р РО ( Р - мощность, проходящая в калибруемый измеритель; р - мощность, прошедшая в образцовый измеритель; К, - КСВ образцового измерителя; КСВ калибруемого измерителя. Погрешность измерения Р вычисляетпо формуле сГр - погрешность образцовЬго ват° тметра; - погрешность измерения ( К-1+ , отношения 1) - погрешность из-за нестабильности падающей мощности. Покажем, что погрешность с/э ет превышать погрешности сА . Для го оценим составляющие погрешносв формулах (1) и (2). КСВ на входе ерителей мощности обычно не пре1ает 1,5. Погрешность измерения на панорамном измерителе на фикованных частотах составляет призительно: ( Г. 0,ОА К Поскольку К и Kj в формуле (2) меряются на одном и том же панорамм измерителе КСВ, то погрешность мерения отношения fK.. пределить по формуле Погрешность максимальна при К 1 К2 1,5 (или К 1,5 и К 1). Подставив это, а также выражение в (4), получим (2,04l -,5-1,ОЬ K...fk, ,.(2, -f,04 :0,0-f2 Таким образом, получаем d.fiKj.l.lllKil 1,2% (к,4. Оценим погрешность ( 1), Эффективный коэффициент отраж ния у калибраторов падающей мощнос составляет эФФ «°3 . Тогда при К 1,5 и. 0,03 по грешность за счет рассогласования: формуле (2) составит - 2 ) о 0,012 Орасс (1,5 t) т.е. получимд что 1ГК2 1(к -ь Погрешность аттестации калибрат ра мощности по о(-ц в формуле (1) обычно составляет 255-3%, а погрет ностьо р в формуле (2) равна 1%, Не оценивая даже погрешности dX7----T4-7) в формуле (Оэ можно с (. К + )дать выводJ что погрешность (f; tie превышает погрешности d Погрешность измерения КСВ - К калибруем го измерителя мощности на панорамн измерителе при 1s5 на фиксиро ванных частотах составит cfK 6%, что не превысит допустимую погрешность устанавливаекую на рабочие измерители мощности. При измеренг-ги КСВ внепрерывной полосе частот по грешность измерения КСВ составит с/К 5К% или при К t,5 cfKj 7.5%5 что выше допустимой Тогда, с целью уменьшения погрешности КСВ кгшибруемого измерителя мощности вычисл по формуле где Кр - КСВ образцового ваттметра измеренный с высокой точностью на измерительной л нии; К и К,,- КСВ калибруемого измерителя и образцового ваттметра измеренные на.панорамном измерителе Погрешность измерения К в этом случае составит К../ где , погрешность аттестации образцового ваттметра по КСВ: погрешность измерения ношения -1,„ К. Оценим погрешность еГ() Она макскмальна при К 1 и К., 1,5 и вычисляется по формуле . U.. -21/ При измерении на фиксированных частотаХд т.е. при cfK 4 K%s погрешкость равна „ М - о 01Q ( Kl4 1 ,06 при измерении в кепрерьгвнои полосе частотS т.е. при еГК 5 К%, .. /K1 „ ,- UgUiiJ Тогда, например3 2% общая погрешность измерения К составит: при liK 4 К% sfK а при cfK 5% 3, ,,. что значительно ниже допустимой погрепгности для рабочих измерителей мощности„ Предлагаемый способ калибровки позволяет автог- атизирОБать процесс измеренг-ш в непрерывной полосе частот, если в качестве образирвого использовать ваттметр с цифровой индикацией, имеющей вжсод на самописецз и аттестованньш по проходящей мощности и КСВ в непрерывнойполосе частот (путем интерполяции ме;кду калиброванными qacTOTar i),, а измерения КСВ - К -f и К,, к мопдности Pg на выходе панорамного измерителл КСВ проводить в режиме а.втоиатичаской лерестройки частоты. Значение мощности Р в полосе частот будет записано на самописце или ЦПМ (в pejKHj.fe медленной перестройки частоты , например, с периодом перестройки равньш 40 с), 71 При использовании предлагаемого способа калибровки измерителей малой мощности СВЧ увеличивается производительность измерений в полосе рабочих частот калибруемого измерителя: при одном подключении образцового ваттметра калибровку измерителя мощности производят на нескольких частотах в полосе iacTOT панорамного измерителя КСВ, а при калибровке серии измерителей мощности образцовый ваттметр подключают только один раз в начале измерений. Производительность измерений по сравнению с известным способом увеличивается в 3-А раза. Нечастое подключение образцового ваттметра 85 значительно увеличивает срок его службы. Кроме того, становится возможным автоматизировать процесс измерений , что еще более увеличит производительность калибрбвки. По сравнению с широко распространенным способом калибровки с помощью калибраторов мощности предлагаемый способ также имеет преимущества: исключаются из употребления остродефицитные калибраторы падающей мощности , калибровка измерителей мощности производится на одном рабочем месте, а также становится возможным автоматизация измерений.