ГОСТ Р 50730.4-95
государственный стандарт российской федерации
ПРИБОРЫ ФЕРРИТОВЫЕ СВЧ
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА
НА ВЫСОКОМ УРОВНЕ мощности
Издание официальное
ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва
ГОСТ Р 50730.4-95
Предисловие
I РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом «Домен»
ВНЕСЕН Техническим комитетом (ТК 303) «Изделия электронной техники, материалы, оборудование»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 24.01.95 № 12
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
© Издательство стандартов, 1995
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
II
ГОСТ Р 50730.4-95
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения...............I
2 Нормативные ссылки..............I
3 Общие положения ..............2
4 Метод I 2
5 Метод II ...............5
6 Метод III ...............7
7 Приложение А. Методика расчета погрешности измерения фазовых сдвигов ....... 00
III
ГОСТ Р 60730.4-95
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРИБОРЫ ФЕРРИТОВЫЕ СВЧ.
Методы измерения фазооого сдвига на высоком уровне мощности
Microwave ferrite devices. Methods of measurement of phase shift at high power level
Дата введения 1998—01—01
t ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает три метода измерения управляемого фазового сдвига фазовращателей и начального фазового сдвига фазовращателей, вентилей, циркуляторов, переключателей в диапазоне частот 0,01 — 178 ГГц.
I — нулевой метод с использованием измерительной линии;
II — нулевой метод с использованием измерительного фазовращателя;
III — нулевой метод с использованием специального суммирующего СВЧ-злемекта и измерительного фазовращателя.
Общие требования к условиям и режимам измерения, аппаратуре, подготовке и проведению измерений, показателям точности измерений и требования безопасности — по ГОСТ Р 50730.1,
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 11294—81 Линии измерительные. Технические требования. Методы испытаний
ГОСТ Р 50730.1—95 Приборы ферритовые СВЧ. Общие требования при измерении параметров на высоком уровне мощности
Издание официальное
ГОСТ Р 50730.4-95
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.) Аппаратура
3.1.1 Подключающие устройства должны иметь КСВН не более 1.2.
3.1.2 Направленные ответвители должны иметь КСВН основных каналов не более 1,2.
3.1.3 Аттенюаторы должны иметь КСВН не более 1.2. изменение фазового сдвига, вносимого аттенюатором, при изменении ослабления должно находиться в пределах ±1,57лБ, диапазон изменения ослабления должен обеспечивать выравнивание суммируемых сигналов при измерении конкретного ПФ СВЧ.
3.1.4 Измерительные фазовращатели должны иметь КСВН не более 1.2, погрешность установления фазового сдвига в пределах ±3° или погрешность разности двух фазовых сдвигов в пределах ±6°, диапазон изменения фазового сдвига измерительных фазовращателей должен обеспечивать измерение фазовых сдвигов конкретного НФ СВЧ.
3.1.5 Генератор должен иметь погрешность установки частоты не более ±1-10—• f, нестабильность частоты за время нахождения минимальных показаний индикатора не должна превышать 110~\ длительность импульса — не менее 0.5 мкс.
4 МЕТОД (
4.1 Принцип измерений
Фазовый сдвиг ПФ СВЧ определяют, измеряя изменение положения узла (минимума) стоячей волны, получаемой в канале измерительной линии, за счет встречного прохождения сигналов СВЧ.
4.2 Аппаратура
4.2.1 Фазовый сдвиг измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1.
4.2.2 Направленные ответвители должны иметь КСВН вторичных каналов не более 1,1 со стороны измерительной линии.
4.2.3. Разность электрических длин путей прохождения сигналов СВЧ, суммируемых в зонде измерительной линии, через цепочки элементов, в которые входят с одной стороны — направленный ответвитель 1 и измерительная линия, с другой стороны — направленный ответвитель 1, ПФ СВЧ с подключающими устройствами или дополнительный отрезок регулярного волновода, направленный ответвитель 2 и измерительная линия, должна находиться в пределах ±3600’.
2
ГОСТ Р 50730.4-95
4.2.4 Мощность каждого из сигналов СВЧ на входах измерительной линии должна быть не менее 1 мВт, их отношение долж
но быть в пределах ±1 дБ.
4.2.5 Измерительная линия должна удовлетворять требованиям 2-го класса ГОСТ 11294.
Рисунок 1
4.2.6 В качестве индикатора нуля применяют осциллографы с коэффициентом отклонения по вертикали не более 0.5 мВ/дел„ измерители отношения напряжений, селективные усилители и т, и-в соответствии с эксплуатационной документацией на измерительные линии.
4.3 Подготовка к измерениям
Перед началом измерений подготавливают -все средства измерений в соответствии с их эксплуатационной документацией.
4.4 Проведение измерений
4.4.1 Измерение начального фазового сдвига
4.4.1.1 Вместо ПФ СВЧ подключают отрезок регулярного волновода.
4 4.1.2 Устанавливают частоту генератора Д> и, перемещая зонд вдоль измерительной липши, определяют положение минимума Л, мм.
4.4.1.3 Вместо отрезка регулярного волновода подключают ПФ СВЧ.
4.4.1.4 Устанавливают частоту генератора /о и. перемещая зонд вдоль измерительной линии, определяют положение минимума /г, мм.
4.4.1.5 Начальный фазовый сдвиг фн*ч в градусах вычисляют по формуле
фн.,= -^ 1Л-М, (1)
3
ГОСТ Р 50730.4-95
где аь—длина волны в волноводе измерительной линии, мм.
Для коаксиальных измерительных линий Л«, мм, вычисляют по формуле
300
(2)
где /о — частота генератора, ГГи.
Для волноводных •измерительных линий Л., мм, вычисляют по формуле
А.
(3)
где Ло — длина волны в свободном пространстве 1 _ J00
(4)
где а — ширина волновода измерительной линии, мм;
/о —частота генератора, ГГи.
4.4.2 Измерение управляемого фазового сдви-г а
4.4.2.1 Устанавливают ПФ СВЧ в начальной фазовое состояний в соответствии с ТУ.
4.4.2.2 Устанавливают частоту генератора /о и, перемещая зонд вдоль измерительной линии, определяют положение минимума /3. мм.
4.4.2.3 Устанавливают ПФ СВЧ в заданное фазовое состояние в соответствии с ТУ.
4 4.2 4 Устанавливают частоту генератора /о и. перемещая зонд вдоль измерительной линии, определяют положение минимума 1<, мм.
4.4.2.5 Управляемый фазовый сдвиг фуПр в градусах вычисляют по формуле
. _ 7204
(5)
4.5 Показатели точности измерений
Погрешность измерения начального 'и управляемого фазовых сдвигов ПФ СВЧ с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ± (7+7/sin у-)0.
где ф — измеренное значение фазового сдвига.
4
ГОСТ Р 50730.4-95
5 МЕТОД II
5.1 Принцип измерений
Фазовый сдвиг ПФ СВЧ измеряют путем сравнения фазы двух сигналов СВЧ одинаковой амплитуды во вторичном канале направленного ответвителя на выходе ПФ СВЧ. компенсируя изменение фазы одного из сигналов СВЧ регулировкой измерительного фазовращателя.
5.2 Аппаратура
5.2.1 Фазовый сдвиг измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2.
5.2.2 Направленный ответвитель 1 должен иметь КСВН вторичного канала не ■более 1,2 со стороны измерительного фазовращателя.
5.2.3 Направленный ответвитель 2 должен иметь КСВН вторичного канала не более 1,3 со стороны вентиля.
5.2.4 Суммарное ослабление сигнала СВЧ ВУМ за счет переходного ослабления направленного ответвителя 1, начального ослабления аттенюатора, прямых потерь вентиля и ослабления дополнительных устройств, включенных между вторичными каналами направленных ответвителей, должно быть меньше переходного ослабления ответвителя 2.
Рисунок 2
5.2.5 Разность электрических длин путей прохождения сигналов СВЧ, суммируемых во вторичном канале направленного ответвителя 2, через цепочки элементов, в которые входят, с одной стороны, направленный ответвитель I. измерительный фазовраша-
&
ГОСТ Р 5О730.4-95
тель, аттенюатор, вентиль, направленный ответвитель 2, -с другой стороны, — направленный ответвитель I, ПФ СВЧ с подключающими устройствами или отрезок регулярного волновода, направленный ответвитель 2, должна находиться в пределах ±3600°.
5.2.6 В качестве индикатора нуля применяют измерители мощности, детекторные секции с осциллографом и т. п., чувствительность индикатора нуля м переходное ослабление направленных ответвителей должны обеспечивать чувствительность баланса схемы не хуже 1 дел./градус.
5.2.7 Вентиль должен иметь КСВН со стороны входа не более 1,3. обратные потери не менее 20 дБ.
5.3 Подготовка к измерениям
5.3.1 Перед началом измерений подготавливают все средства измерений в соответствии с их эксплуатационной документацией.
5.3.2 Устанавливают частоту генератора fo и, изменяя фазовый сдвиг измерительного фазовращателя и ослабление аттенюатора, добиваются минимальных показании индикатора нуля и отсчитывают по шкале фазовращателя значение фазового сдвига ф0 я градусах. Изменяя фазовый сдвиг фазовращателя на ±Г относительно ((\,. определяют отклонение показании индикатора нуля, которое должно быть нс менее 1 деления его шкалы. Чувствительность можно 'проверять как с ПФ СВЧ, так и с отрезком регулярного волновода. ’
5.4 Проведение измерений
5.4.1 Измерение начального фазового сдвига
5.4.1.1 Вместо ПФ СВЧ подключают отрезок регулярного волновода.
5.4.1.2 Устанавливают частоту генератора fo и, изменяя фазовый сдвиг измерительного фазовращателя н ослабление аттенюатора, добиваются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают ню шкале измерительного фазовращателя значение фазового сдвига ф| в градусах.
5.4.1.3 Вместо отрезка регулярного волновода подключают ПФ СВЧ
5.4.1 4 Устанавливают частоту генератора /п и, изменяя фазовый сдвиг фазовращателя и ослабление аттенюатора, добиваются минимальных «оказаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя значение фазового сдвига фг в градусах.
5.4.1.5 Начальный фазовый сдвиг фИ4Ч в градусах вычисляют по формуле
фм»ч“|ф1—фИ-
(6)
6
ГОСТ р 50730.4-95
5.4.2. Измерение управляемого фазового сдви-г а
5.4.2.1 Устанавливают ПФ СВЧ в начальное фазовое состояние в соответствии с ТУ.
54.2.2 Устанавливают частоту генератора /0 и, изменяя фазовый сдвиг фазовращателя и ослабление аттенюатора, добиваются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя значение фазового сдвига фз в градусах.
5.4.2.3 Устанавливают ПФ СВЧ в заданное фазовое состояние в соответствии с ТУ.
5.4.2.4 Устанавливают частоту генератора /о и, изменяя фазовый сдвиг фазовращателя и ослабление аттенюатора, добиваются минимальных показаний ■индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя значение фазового сдвига ф, в градусах.
5.4.2^ Управляемый фазовый сдвиг фуп? в градусах вычисляют по формуле
фупр=|ф»-ф.!. (7)
5.5 Показатели точности измерений
Погрешность измерения начального « управляемого фазовых сдвигов ПФ СВЧ с установленной вероятностью 0.95 находился в пределах ±8°.
6 МЕТОД III
6.1 Принцип измерений
Фазовый сдвиг ПФ СВЧ измеряют путем сравнения фазы двух сигналов СВЧ одинаковой амплитуды в сумматоре СВЧ, компенсируя изменение фазы одного из сигналов СВЧ регулировкой измерительного фазовращателя.
6.2 Аппаратура
6.2.1 Фазовый сдвиг измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 3.
6.2.2 Направленные ответвители должны иметь КСВН вторичных каналов не более 1,2.
6.2.3 Мощность на ох. 2 сумматора должна быть меньше мощности на вх. 1 сумматора при нулевых (начальных) ослаблениях аттенюаторов.
6.2.4 Разность электрических длин путей прохождения сигналов СВЧ, суммируемых в сумматоре СВЧ через цепочки элементов. в которые входят с одной стороны — направленный ответви-
7
ГОСТ Р 50730.4-95
тель I. аттенюатор 1, измерительный фазовращатель 1, сумматор СВЧ, с другой стороны — направленный ответвитель 1, ПФ СВЧ с подключающими устройствами или отрезок регулярного волновода, направленный ответвитель 2. аттенюатор 2, измерительный фазовращатель 2, сумматор СВЧ должны находиться в пределах ±3600°.
Рисунок 3
6.2.5 В качестве сумматора могут быть использованы щелевые мосты, двойные тройники -и другие элементы, развязка между входными каналами которых не менее 20 дБ и КСВН входов нс более 1.2.
6.2.6 Требования к индикатору нуля и переходному ослаблению направленных ответвителей—- по 5.2.6.
6.3 Подготовка к измерениям
6.3.1 Перед началом измерений подготавливают все средства измерений в соответствии с 'их эксплуатационной документацией.
6.3.2 Устанавливают частоту генератора /и. ослабление аттенюатора 2. равное предполагаемым потерям ПФ СВЧ, и, изменяя фазовый сдвиг измерительных фазовращателей и ослабление аттенюатора 1. добиваются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале одного из фазовращателей значение фазового сдвига <ро в градусах. Изменяя фазовый сдвиг этого фазовращателя на ± Г относительно ф0. определяют отклонение показаний по шкале индикатора, которое должно быть не менее 1 деления его шкалы. Чувствительность можно проверять как с ПФ СВЧ, так и с отрезком регулярной линии передачи.
в
ГОСТ Р 50730.4-95
6.4 Проведение измерений
6.4.1 Измерение начального фазового сдвига
6.4.1.1 Вместо ПФ СВЧ подключают отрезок регулярной линии передачи.
6.4.1.2 Устанавливают частоту генератора f0. ослабление аттенюатора 2. превышающее в 1,6—2 раза лагери ПФ СВЧ, и, изменяя фазовый сдвиг измерительных фазовращателей и ослабление аттенюатора 1, добиваются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя 1 (измерительного фазовращателя 2) значение фазового сдвига ф( в градусах.
6.4.1.3 Вместо отрезка регулярной линии передачи подключают ПФ СВЧ.
6.4.1.4 Устанавливают частоту генератора fo и, изменяя фазовый -сдвиг измерительного фазовращателя 1 (измерительного фазовращателя 2) я ослабление аттенюатора 1 (аттенюатора 2), добываются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя 1 (измерительного фазовращателя 2) значение фазового сдвига ф2 в градусах.
6.4.1.5 Начальный фазовый сдвиг фя1Ч в градусах вычисляют по формуле
фнм-“|ф1~ф»|- W
6.4.2 Измсрсние управляемого фазового сдвига 6.4.2.1 Устанавливают ПФ СВЧ в начальное фазовое состояние в соответствии с ТУ.
6 4.2.2 Устанавливают частоту генератора /0. ослабление аттенюатора 2, равное -предполагаемым потерям ферритового прибора и, изменяя фазовый сдвиг измерительных фазовращателей и ослабление аттенюатора I, добиваются минимальных «оказаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя I (измерительного фазовращателя 2) значение фазового сдвига ив градусах.
6.1.2.3 Устанавливают ПФ СВЧ з заданное фазовое состояние в соответствии с ТУ.
6.4.2.4 Устанавливают частоту генератора fo и. изменяя фазовый сдвиг измерительного фазовращателя 1 (измерительного фазовращателя 2) и ослабление аттенюатора I (аттенюатора 2), добиваются минимальных показаний индикатора нуля и отсчитывают по шкале измерительного фазовращателя 1 (измерительного фазовращателя 2) значение фазового сдвига ф« в градусах.
6.4.2.5 Управляемый фазовый сдвиг фГПр а градусах вычисляют по формуле
9
ГОСТ Р 50730.4—95
Фу=рНф*—Ф<1- (9>
6.5 Показатели точности измерений
Погрешность измерения начального и управляемого фазовых сдвигов ПФ СВЧ с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±8°.
ПРИЛОЖЕНИЕ л (справочное)
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ
Al Погрешность измерения начального фазового сдвига в градусах по методу I вычисляют по формуле
Лфи»ч == । ,96 / о51+^гЮнО1+^+24л , (А1 >
где аи —среднее квадратическое значение погрешности за счет рассогласования элементов тракта ВУМ, градус;
<J.I—среднее квадратическое значение погрешности за счет рассогласования элементов тракта ПУМ, градус;
Оно» — среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной на-прамсиносгк ответвителя J, градус;
at — среднее квадратическое значение погрешности за счет нестабильности частоты генератора, градус:
о< л —среднее квадратическое значение погрешности намерения фазы коэффициента отражения измерительной линии, градус.
°и- = '^/"'♦^Г^Г^
"хЙЦ^Й^Й^ (А2)
где Г*.., Г.. Го н. Го .2. Гя п. Г, ,j—модули коэффициентов отражения ПФ СВЧ. нагрузки, основных каналов направленных ответвителей >1 и 2. соответственно подключающих устройств, включенных между ПФ СВЧ и направленными ответвителями I и а соответственно
^стР—1
Г“ «CTtrM ’ (АЗ)
где К„о — значение КСВН элемента или цепочки элементов.
м
<?пр~Ю“ 20 . (А4)
10
ГОСТ Р 50730.4-95
1’йр1
Qrfp-IO““2T“ , (Д5)
где аОр, cuo — потерн ПФ СВЧ в прямом и обратном направлениях, дБ.
°-’=- тг 2 ^^^+^(’^1) ’ (Аб>
где Г».м, Г »л* —модули коэффициентов отражения вторичного канала направленных ответвителей ) й 2 соответственно;
ф — значение измеряемого фазового сдвига, градус,
Оно» -^ -^ 10 И (А7)
где В: — направленность ответвителя I
О/=^-^г -К, (А8)
где бр —разность электрических длин суммируемых сигналов, градус;
Sr — нестабильность частоты генератора за время измерения.
К=11 — для коаксиальных трактов
К—12 —для волноводных трактов
6>,л вычисляют ао ГОСТ >(112д4 для КСВН. рассчитанного по формуле
1 + 10“1^
^=—ПЕГ’ <А9)
1 + 10
где р — отношение сигналов на входах измерительной линии. дБ.
Л2 Погрешность измерения управляемого фазового сипит в Дфупр в градусах по методу I вычисляют по формуле
Дф,пр-Н .96 |/ ^т+^И^+^+^.л • <А1°)
где о>1 — среднее квадратическое значение погрешности за счет рассогласования тракта БУМ, градус;
сны —среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной кз-оравленпости ответвители '1, градус
ав»=— ’Y^l^*'^-"^*-**'^*'*^^^
^„,+Г;.,,) (Г^ + Г^+Г;). (АН)
•ЖИ-* ^ IO“^V^T^^^ <А12)
ЛЗ Погрешность измерения начального фазового сдвига Дф„, а градусах по методу 11 вычисляют по формуле
11
ГОСТ Р 50730.4 -95
^..=-1,96 К <+<+^4^^ . (А13>
где a.i — среднее квадратическое значение погрешности за счет рассогласовании элементов тракта НУМ. градус;
сноз —среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной на-оравленяостя ответвителей. градус;
Оф— среднее квадратическое значение погрешности зз счет измерительного фазовращателя, градус;
а» —среднее квадратическое значение погрешности за счет фазового ахам-га, вносимого аттенюатором, градус;
а.—среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной чув-стзительности индикатора, градус
^-± -^K’O<&+qU^
’+2>М+^^^ (А14)
где Г., Г*. Г.— модули коэффициентов отражения аттенюатора, измерительного фазовращателя, вентиля со стороны входа соответственно;
Qia-IOT “ . (Л 15)
Q^lO*"™” (А16)
где «I,. а5. — ослабление аттенюатора при снятия отсчета <₽| я ф? или ф» и <р« соответственно. дБ.
_ ^овр.в*
Сост.^0 “ . (А17)
где «ре» . — обратные потерн вентиля, дБ.
И'ГДф
^“ = - . (А18)
или
Д. о
или Оф-* • (AI9)
где До—погрешность установления Фазового сдвига измерительного фазовращателя, градус;
Лф.Р — погрешность разности д»)« фазовый сдвигов ф( и Ф» или <р, и ф, кз-хернтельного фазовращателя, градус.
о^ ; (а2о>
где а* 1 — потерн ПФ СВЧ в прямом направлении, дБ;
Д, — изменение фазового сдвига, вносимого аттенюатором, при изменении ослабления, градус/дБ,
12
ГОСТ Р 50730.4-95
Ои=±0,б -"^' ,
(А21)
где Дн — изменение фазового сдвига измерительного фазовращатели при балансе схемы, вызывающее .изменение показаний индикатора нуля, относительно минимума, на I? деление.
°НОЗ=^ ^К $мД*фй1+О+^^ )1+
+^й^^Й*4 ^+(^+^1 к1|. (А22)
-’Аг1 Qni=io ^ ;
ЦЫ
<U=»o * ,
(А23)
(А24)
где 6; — направлен кость ответвителя 2. дБ.
А4 Погрешность измерения управляемого фазового сдвига Лф,™ а градусах по методу II вычисляют по формуле
ЛфуЯр=*1.96 / о1г^ГЙ*вог1^ • (А25)
где оно» —среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной на-праалевности отлетай телей, градус
’НО! *х “ру"К ^М*Т»Г^пр^^
” ^о^Гл®^^ (А2С)
А5 Погрешность измерения начального фазового сдвига Дф,ар в градусах по методу III вычисляют по формуле
дФиьм= ± । ,96 И”«М^йЗД^ (*27)
где о^ —среднее квадратическое значение погрешности за счет рассогласования тракта ПУМ. градус;
Gt —среднее квадратическое значение погрешности за счет конечной развязки сумматора, градус
^=-= ^ИПТЖ?о£7^
'й<7<Т^7«1?^^ <А28)
Qc-10 20 , (А29)
где R — развязка между входами Фив сумматора. дБ;
i, / — номер аттенюатора «ли измерительного фазоврашвтедя яо схеме.
13
ГОСТ Р 50730.4-95
При прозвеним отсчета фазового сдвига по измерительному фазовращателю 1!—{=1, /—2, по измерительному фазовращателю 2—/=£ /=1.
0с-= ру- -10 K^^^+^+^w^.K/ • <А3°>
Аб Погрешность измерения управляемее© фазового сленга Лфупр в градусах по «стаду III вычисляют по формуле
^Члпр—=! ,95 |/ ^вг+^з^^ог^Ос'l'0/+оф ^ч5а'^ои (А31)
14
ГОСТ Р 50730.4—95
УДК 621.317.34 001.4:006.354 Э29 ОКС 29.100.10 ОКП 63 4600
Ключевые слова: приборы ферритовые СВЧ: методы измерения; фазовый сдвиг: высокий уровень мощности
15
