Примеры использования измерительной системы

Измерение параметров сигналов

Пример отображения сигналов на экране ЭВМ

• Большой экран персонального компьютера позволяет с высоким разрешением выводить на экран до четырех сигналов.
• Можно одновременно отображать временную реализацию, амплитудный и фазовый частотный спектры сигналов, а также временное и амплитудное положение 2 маркеров и их разность на каждом канале.
• Прибор позволяет автоматически в реальном масштабе времени измерять параметры сигналов: амплитуду, длительность, длительность фронта, длительность среза, период.

Измерение параметров неоднородностей методом импульсной рефлектометрии

Встроенный во 2-ой канал генератор перепада напряжения позволяет оценить параметры неоднородностей распределенных трактов (таблица 2).

Эквивалентная схема Коэффициент отражения	Осциллограмма	Параметры неоднородности
, Г=U0/E		RH=W (1+Г)/(1-Г)
, Г=-U0/E		RH=W (1-|Г|)/2|Г|
, Г=U0/E		С2,5|Г|tФ/W
, Г=U0/E		L2,5|Г|tФW
		СtФ0/2,8W (2CW >> tФ0)
		L0,36WtФ0 (2L/W >> tФ0)

Особенностью измерения индуктивностей и емкостей методом импульсной рефлектометрии является возможность определения малых значений этих параметров до единиц пикогенри и фемтофарады.
Временная шкала может быть пересчитана в шкалу расстояний введением коэффициента укорочения длины волны в линии:

Измерение S параметров СВЧ компонентов

Измерения СВЧ компонентов во временной области позволяют с высокой точностью измерять малые значения ослабления и коэффициента отражения в сверхшироком частотном диапазоне вследствие формирования специального, свободного от переотражений временного окна To (рис.4). Для этого используется вспомогательная образцовая линия длиной L. Для измерений в диапазоне частот от 1 до 18 ГГц в качестве линии используется образцовый коаксиальный волновод длиной 15 -30 см, а в диапазоне частот ниже 100 МГц коаксиальный кабель длиной около 1 м.
S параметры определяются c использованием алгоритма БПФ следующими соотношениями:

Рис.4 Эквивалентные схемы входной цепи (а,б)и диаграмма (с), поясняющая формирование временного окна То, свободного от переотражений при измерении S параметров

Измерение диэлектрической проницаемости

Измерения диэлектрической проницаемости (ДП) могут быть выполнены методами: одного отражения, образца заданной толщины и концевой емкости. Расчетные соотношения для измерения непроводящих диэлектриков и условия применимости приведены в таблице 3.

Метод, условия применения	Измерительная ячейка	Расчетные соотношения
Одного отражения Сигнал, отраженный от конца линии, должен затухнуть	Линия, заполненная диэлектриком
Образца заданной толщины с -скорость света, L-толщина образца	Шайба толщиной L в однородной линии	Реализован метод точного решения нелинейного уравнения, связывающего ДП образца заданной толщины и комплексный КО по модифицированному алгоритму Хука-Дживса
Концевой емкости L - наибольший линейный размер	Конденсатор на конце линии	Сe - часть общей емкости не заполняемая диэлектриком
Разностный концевой емкости	Конденсатор на конце линии	КО определяется по образцу диэлектрика с ДП оп

а)	Измерительные ячейки по методу концевой емкости ВЧ и НЧ (а,в) и образца конечной толщины (б)
б)	в)

Измерение параметров антенн

Достоинством метода измерений с использованием СШП сигналов является возможность одновременного измерения параметров антенн во всем рабочем диапазоне частот с использованием временной селекции сигналов, позволяющей обходиться без дорогостоящих безэховых камер.
Регистрация данных проводится в промежутке времени (временном окне) между появлением сигнала, распространяющегося по прямой, соединяющей антенны и появлением отраженных сигналов.
Выбор расстояния между антеннами и расположения отражающих поверхностей относительно излучающей и приемной антенн определяется частотным диапазоном испытуемой антенны f_l < f < f_h, размером апертуры D и фазовой характеристикой () тракта приемо-передачи.

Разность хода прямого и отраженного лучей:

где R - расстояние между антеннами; H - высота расположения антенн над отражающей поверхностью.

Минимальное удаление антенны от отражающих плоскостей:

где _r = max{1/f_l , 1/(f_h - f_l)} - длительность импульсного отклика излучающей и приемной антенн, а f_l и f_h -нижняя и верхняя рабочая частота антенн
Вид импульсной характеристики антенны, ее размеры и диапазон рабочих частот накладывают ограничения на возможность безэхового измерения ее характеристик, однако в этом случае возможно проведение измерений в безэховой камере с сохранением других преимуществ метода - дешевизны измерительного оборудования и оперативности измерений. На снятие диаграммы направленности антенны в диапазоне частот от 1 до 18 ГГц с разрешением по углу 1⁰ требуется не более 10 мин.

Схема включения прибора и пример измеренной диаграммы направленности антенны

Программное обеспечение позволяет измерять следующие параметры антенн: коэффициент отражения, волновое сопротивление, КСВН, диаграммы направленности, коэффициент усиления, коэффициент кросс поляризации.