[其他]自动六端口反射计主机

说明书

本发明属于自动化微波测试技术。

早期的微波反射计由定向耦合器、功率检测计和比值计组成。如附图1虚线框内所示。它由二只相背的定向耦合器和一台比值计组成定向耦合Ⅰ和Ⅱ的主臂内有从信号源传向待测件的入射波，也有从待测件传向信号源的反射波。定向耦合器Ⅰ的耦合臂上接有功率检测器D₁，理想情况下它的输出信号U₁只与入射功率成正比而与反射功率无关;定向耦合器Ⅱ的耦合臂上接有功率检测器D₂，理想情况下它的输出信号U₂只与反射功率成正比而与入射功率无关。比值计的指示与U₂/U₁成正比，在测试前，先将标准反射元件接于测试口，并调节比值计指示使其与标准件的指标相符，以校准则试系统。在测试口接待测负载时，比值计按U₂/U₁的值指示待测件的反射系数。由于实际上D₁检测到的除了入射波以外还有少量反射波，同样D₂也检测到少量入射波，所以它的测量精度除了依赖于功率检测计和比值计的精度以外，还与定向耦合器在工作频带内的方向性及系统的匹配程度等有关，在高指标的定向耦合器难以获得的情况下，该系统的测试精度是较低的。就其技术本身的原理来说，它只能测反射系数（＝反射波电压值/入射波电压值）的模。而实际上无论入射波电压或反射波电压以及它们的比值即反射系数都是一个复数，因此这种标量反射系数测试仪在某些场合不能满足微波测试工作者的需要。

上述标量反射计中所用的两只对接的定向耦合器，实际上可以将其看作为一个带有一定微波特性的四端口网络。如附图2所示，3口为信号输入口，4口为测试口，1口为入射波耦合口，2口为反射波耦合口。

本世纪七十年代以来，由于计算机技术和大规模集成电路的迅速发展，使得用六端口网络构成矢量反射计成为可能。该技术原理图如附图3所示：它由一个六端口网络和四个功率计组成。当第4口为参考口第5口接信号源而第6口接反射系数为Г的待测件时，各口的功率读数由式（1）决定：

P_i/P₄=R_i|Γ-Q_i|²/|Γ-Q₄|²i=1～3（1）

式中R_i和Q_i是由六端口网络及各功率计的微波特性决定的常数，它们与Г无关，且R_i为实数Q_i为复数。方程（1）可以写成另一形式如下：

Γ=Σi=14(Bi+jCi)PiΣi=14DiPi (2)]]>

该式用于测量过程。式中B_i、C_i和D_i与式（1）中R_i及Q_i有关。通常情况下，它们实际上是未知数，我们可以通过用几个已知的标准负载Г_j接于第6口，从而读得几组P_i（i＝1～4），再由方程（2）解得，即所谓对六端口系统的校准。这个求解过程是极其繁琐的在没有电子计算机的年代，几乎是不可能完成的。而现在通过计算机求解，使利用六端口技术成为现实。上述两方程式的求解方法有多种，有的精度较高，但计算时间很长，通常只适用于标准计量级测量;有的计算时间较短，但精度较差，适用于普通测量;人们根据自己不同需要可选用不同的方法求解。

在六端口系统的校准完成以后，只要在接待测负载的情况下，读出一组P_i（i＝1～4）即可算出一个复反射系数值。