Связанные полосковые линии и устройства на их основе. Часть 2

Технические характеристики при измерениях во временной области

10.4. Экспериментальные результаты

Проведено экспериментальное измерение частотных характеристик устройств на представляемом приборе и измерителе комплексных коэффициентов передачи «Обзор-103». В качестве пробного объекта были взяты: однозвенный полоснопропускающий фильтр (ППФ), аттенюатор и фиксированный фазовращатель.

ППФ, схема которого показана на рис. 10.7, имел следующие значения параметров элементов: L1=L3=1.5 мкГн;

221

L2=15 нГн, C1=C3=3.3 пФ; C2=330 пФ.

Рис. 10.7. Схема электрическая фильтра измеряемого ППФ

На рис. 10.8 приведены измеренные амплитудно-частотные характеристики однозвенного фильтра.

Рис. 10.8. Амплитудно-частотные характеристики фильтра: 1 – |S21(f)|; 2 – |S11(f)|

Рис. 10.9 позволяет сравнить частотные зависимости фазовых характеристик, полученных на приборах Р4-И-01 и «Обзор-

103».

222

Рис. 10.9. Фазочастотные характеристики фильтра: 1 – arg(S21(f)); 2 – arg(S11(f))

Также были проведены измерения и установлены максимальные расхождения результатов измерений для следующих устройств: аттенюатор 6 дБ – 2.4 %; аттенюатор 20дБ – 3 %; фазовращатель коаксиальный – 0,97 %.

На рис.10.10 приведены экспериментально измеренные на приборе Р4-И-01 импульсные характеристики фильтра. Рис. 10.10,а показывает зондирующий (помечен номером 1) и отраженный (номер 2) импульсы. Импульс на выходе ППФ изображен на (рис. 10.10,б).

Рис.10.10. Импульсные характеристики фильтра:

а – входная импульсная характеристика, б – проходная импульсная характеристика

223

Заключение

Предложена структурная схема измерительного прибора, позволяющего производить измерение характеристик четырехполюсников при импульсном воздействии. Приведены математические модели и алгоритмы, лежащие в основе импульсного метода измерения временных и частотных характеристик устройств.

Результаты измерений частотных характеристик полоснопропускающего фильтра и других устройств показывают достаточно хорошее совпадение с данными, полученными с помощью векторного анализатора цепей «Обзор-103». Р4-И-01 позволяет производить измерение частотных характеристик четырехполюсников в диапазоне частот от 0 Гц до 25 МГц. Динамический диапазон цифрового измерительного комплекса не менее 48 дБ в режиме измерения по одному воздействию, и более 60 дБ в режиме аппаратного усреднения результатов измерений.

Основными преимуществами предложенного измерительного прибора являются: возможность одновременного измерения временных и частотных характеристик устройств. Основные материалы данного раздела опубликованы в работах [11 – 14].

Литература к разделу 10

1.http://www.micran.ru/~ulw/p2m/Docs/OperationManualP2

M04.pdf.

2.http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-0168EN.pdf.

3.http://www.eu.anritsu.com/files/11410-00197.pdf.

4.http://www.rohde-schwarz.com/www/DownCent.nsf/ file/Zvr_25_web.pdf/$file/Zvr_25_web.pdf.

5.М. E. Hines, H. E. Stinehefler. Time-Domain Oscillographic Microwave Network Analysis Using Frequency-Domain Data // IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol. MTT22, no. 3, march 1974 p. 276 – 282.

6.Глебович Г.В., Андриянов А.В., Введенский Ю.В. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов. – М.: Радио и связь, 1984. – 256 с.

7.K. Banerjee, A. Mehrotra. Analysis of On-Chip Inductance Effects for Distributed RLC Interconnects// IEEE Transactions on

224

computer-aided design of integrated circuits and systems, vol. 21,no. 8, august 2002, р. 904-915.

8.Оппенгейм А. В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. / Под ред. С. Я. Шаца. - М.: Связь, 1979, 855 с.

9.Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1990. – 288 с.

10.Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р. Синтез четырёхполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. – М.: Наука, 1974. – 128 с.

11.Универсальный цифровой комплекс для измерения импульсных и частотных характеристик устройств и телекоммуникационных систем в диапазоне от 0 до 1000 МГц. Отчет о НИР по гос. контракту №102 Адм. Томской обл. 2005 г. Шифр темы х/д 70/05-ЭТОСС (заключительный)./ Научн. рук. Н.Д. Малютин. Томск, 2006. 99 с.

12.Лощилов А.Г., Семенов Э.В., Малютин Н.Д.. Цифровой измерительный комплекс для измерения частотных и импульсных характеристик четырехполюсников // Известия томского политехнического университета. 2006, Том 309, № 8. С. 37–42.

13.Бомбизов А.А., Ладур А.А., Лощилов А.Г., Малютин Н.Д., Мисюнас А.О., Семёнов Э.В., Фатеев А.В., Усубалиев Н.А. Векторный импульсный измеритель характеристик цепей и проводных систем // Приборы. № 9. 2007. С. 28–31.

14.Векторный импульсный измеритель характеристик цепей Р4-И-01 [Электронный ресурс] / ООО “Научнопроизводственная фирма Сибтроника” – Электрон. текстовые дан. и граф. дан. 2010. – Режим доступа: http://www.sibtronika.ru/product/hardware/r4-i-01.php

225

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОПРОВОДНЫХ СВЯЗАННЫХ ЛИНИЙ

Варианты возбуждения проводников трехпроводной системы и расчетные формулы для суммарной емкости в соответствии с номерами опыта:

ORIGIN:=1

Значения суммарных емкостей

Матрица потенциалов, соответствующая режимам возбуждения проводников

228

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. MATHCAD – ПРОГРАММЫ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАСЧЕТА ЕМКОСТЕЙ

1. Отношения полных эллиптических интегралов первого ро-

да K(k)/K(k') и K(k')/K(k)

229

b a b

b1 a1 b1 a a0

a1 a01 a b

a1 b1

KK1 10 323 0.002108074484571

KK1 .5 1

KK1 1 10 16 12.355594

K1K 10 323 474.366540328201

K1K .5 1

K1K 1 10 16 0.080935

2. Вычисление модуля k по заданному отношению полных эллиптических интегралов первого рода K(k')/K(k)

230