I- даг

Рис. 14.9

наведенное на зондах напряжение поступает на отклоняющие пластины ЭЛТ.

Напряжение на выходе первого зонда

Ul = К{ Ul + (/о + 2U„ (Уосозф) = /((/( 1 + р + 2рсо5ф),

где и„ ц Uo - амплитуды падающей и отраженной волн, К - коэффициент, зависящий от связи зонда с линией, р и ф - модуль и фаза коэффициента отражения в точке расположения зонда. Выходное напряжение усилителя А1

Ui = KUl( \ +р + 2рсо8ф),

где К - коэффициент передачи.

Учитывая, что при переходе к очередному зонду напряжения падающей и отраженной волн получают фазовые сдвиги на 45° с разным знаком, находим

U2 = KUlil + р- 2psin((>), иг= KUAl +р-2рсо5ф), и,= KUli\ + -{-2psin(f}.

Отклонение луча на экране ЭЛТ по оси абсцисс составит Х = = Sx{Ui -Us) = K\pcosw, а по оси ординат Y = Sy(U4- U2) = = Л1р51пф, где Ki = KU„S - коэффициент передачи, S = Sx = Sy.

Следовательно, отклонения луча по осям координат будут пропорциональны действительной и мнимой частям коэффициента отражения. Угловое положение луча относительно оси абсцисс будет равно фазе коэффициента отражения, а расстояние от луч до

центра экрана К) =/Сф будет пропорционально модулю

коэффициента отражения.

Перед экраном ЭЛТ помещают прозрачный диск с нанесенной на нем круговой диаграммой, и по положению луча отсчитывают составляющие полного сопротивления нагрузки или модуль и фазу коэффициента отражения.

Анализ показывает, что четырехзондовые датчики имеют узкий рабочи й диапазон. Отклонение частоты генератора на 10 % от номинального приводит к погрешности определения модуля коэффициента отражения 20 % и к погрешности фазы около 6°.

Измерители подобного типа из-за их узкополосности в настоящее время используются в автоматических приборах редко.

Измеритель с направленными ответвителями. Рассмотрим в качестве примера упрощенную схему 12-полюсника, показанную на рис. 14.10, а. Мощность генератора G разветвляется пополам и через развязывающие аттенюаторы WU1 и WU2 поступает на два тракта: опорный и измерительный. В опорном тракте, нагруженном на короткозамыкатель W/C с подвижным контактом, включен направленный ответвитель WEL Ответвленная часть падающей волны поступает к тер.моэлектрическому ваттметру, измеряющему мощность Ps, а часть отраженной волны - к гибридным соединениям WA1 и WA2.

Измерительный тракт нагружен на сопротивление Zx, с помощью направленного ответвителя WE2 ответвляется часть отраженной от нагрузки волны, которая непосредственно поступает к гибридно.му соединению WA1 и со сдвигом 90° - к гибридному соединению WA2. На выходе гибридных соединенийформируются волны, определяемые как сумма ((/i и (/з) и разность (Ui и Ut,) подводимых к соединениям волн ((/оп и Uo). Векторные диаграммы входных и выходных напряжений гибридных соединений показаны на рис. 14.9, б без учета запаздывания за счет распространения

WU1 WE1 WK

WA1 WA2

Рис. 14.10

волн в соответствующих трактах. Как следует из векторной диаграммы,

f/f = fy2(l +р + 2рсо5ф), Ul= Ulil +р-2р51пф),

Ul = Ul{\ +р-2рсо5ф), U= f/d +р + 2р51пф).

Эти соотношения аналогичны полученным для четырехзондово-го датчика. Поэтому в простейшем случае напряжения Ui, .., U„ можно подать на квадратичные детекторы, а разности выходных напряжений после усиления подвести к отклоняющим пластинам ЭЛТ, как в измерителе с четырехзондовым датчиком. Однако точность измерений в таком случае оказывается низкой из-за неучитываемого влияния многих факторов: неидеальности направленных ответвителей, неидентичности детектора, наличия в трактах отражений. Эти факторы особенно сильно сказываются при перестройке частоты генератора. Поэтому на практике для получения уточненных результатов прибегают к более сложной обработке напряжений U], t/„ и калибровке измерителя.

Согласно теории коэффициент отражения от нагрузки, подключенной к одному из плеч произвольного пассивного 12-полюсника, определяется по результатам измерений мощностей Pi, Р4 в четырех плечах:

•)/

Я, я, i=l

где Fi, Gi, Hi - вещественные коэффициенты.

Записав уравнения для действительной и мнимой частей, получим:

4 4 4 4

р созф = 2 Fi Р, /2 Hi Pi, р 51пф = 2 G, Р, /2 Hi Pi.

1=1 1=1 i=l i=l

в этой системе неизвестными являются действительная и мнимая части коэффициента отражения и 12 коэффициентов. Для их исключения производят калибровку: к измерительному плечу подключают 12 нагрузок с известным сопротивлением. По результатам измерений составляют 12 уравнений, из которых и определяют коэффициенты.

Калибровка и функционирование прибора происходит в автоматическом режиме, программа измерений содержится в памяти микроэвм, управляющей работой схемы.

Выводы

Параметры цепей с распределенными постоянными измеряют с помощью зонда по распределению напряжения вдоль линий передачи с помощью направленных ответвителей.

р = рС05ф + ]р51Пф = Zj -77-р-