Способ раздельного измерения падающей и отраженной волн

В ряде случаев достаточно знать только частотную характеристику КСВ исследуемого СВЧ-элемента. Тогда целесообразно применять не очень сложные приборы, называемые рефлектометрами (т.е. измерителями раздельных сигналов). Эти приборы снабжают ЭЛТ (или современным дисплеем), на экране которой отображается искомая характеристика в заданном частотном диапазоне; поэтому их называют панорамными измерителями или панорамными рефлектометрами. Подобные приборы выгодно отличаются от измерительных линий и обычных рефлектометров большей скоростью и удобством измерений, возможностью измерения полных сопротивлений, быстро меняющихся во времени и являющихся функцией частоты. Панорамные измерители используют также для измерения частотных характеристик ослабления СВЧ-четырехполюсников.

Рис. 3. Панорамный рефлектометр

Упрощенная структурная схема панорамного рефлектометра показана на рис. 3. Работа такого измерителя основана на принципе раздельного выделения сигналов, пропорциональных мощностям волн падающей от генератора и отраженной от исследуемого объекта (при измерении КСВ) или прошедшей через измеряемый объект (при измерении ослабления). На экране трубки воспроизводятся частотные характеристики К_св и ослабления.

Панорамный рефлектометр состоит из СВЧ-генератора качающейся частоты ГКЧ, направленных ответвителей мощности НО1 и НО2, ориентированных на падающую и отраженную волны, двух детекторных головок Д1 и Д2, измерителя отношений волн и осциллографического дисплея ЭЛТ.

Пилообразное напряжение генератора развертки модулирует напряжение ГКЧ и одновременно отклоняет луч ЭЛТ по горизонтали. Таким образом, ось абсцисс на экране является осью частот. Через направленные ответвители сигнал СВЧ проходит к нагрузке. Эти ответвители производят отбор мощности сигналов, пропорциональных значениям падающей и отраженной волн. Выделенные направленными ответвителями падающая и отраженная волны, продетектированные соответствующими детекторными головками (с квадратичными детекторами), подают на измеритель отношений Е/Е_о. Выходное напряжение последнего пропорционально квадрату коэффициента отражения нагрузки и, следовательно, однозначно отражает значение КСВ. После усиления в усилителе вертикального отклонения это напряжение поступает в канал вертикального отклонения осциллографического устройства. Поскольку напряжение генератора развертки, подводимое через усилитель к горизонтально отклоняющим пластинам ЭЛТ, изменяют синхронно с напряжением частотной модуляции, а значит, и с выходным колебанием СВЧ-генератора, то на экране трубки наблюдают зависимость квадрата коэффициента отражения от частоты. Она дает общую картину изменения КСВ, т.е. панораму. Изменение частоты колебаний ГКЧ можно контролировать по частотомеру. Для повышения точности измерения предусмотрена автоматическая регулировка мощности АРМ, которая поддерживает постоянной амплитуду сигнала ГКЧ. Стабилизация мощности лежит в основе построения прямопоказывающих панорамных измерителей. Постоянство мощности необходимо поддерживать с точностью 1 %, и система стабилизации не должна быть инерционной. Устройства стабилизации мощности, представляющие собой схемы автоматического регулирования, бывают с внутренним и внешним управлением. Схема с внутренним управлением предполагает воздействие сигнала ошибок, снимаемых с детектора направленного ответвителя падающей мощности, непосредственно на ГКЧ.

Действие схемы с внешним управлением, для которых характерно отсутствие паразитной частотной модуляции, основано на применении регулируемых элементов. Под воздействием сигналов ошибки они изменяют мощность в СВЧ-тракте.

Источники погрешностей в панорамных рефлектометрах: нестабильность амплитуды падающей волны и неидентичность характеристик направленных ответвителей и детекторных головок.