Меню

Возможности метода модулированного отражения при технологическом контроле диэлектрических изделий и материалов

Метод модулированного отражения в течение многих лет используется в измерительной технике и позволяет осуществлять как фазовые, так и амплитудные измерения. Сущность выигрыша, обеспечиваемого данным методом, можно пояснить следующим образом. Известно, что входной коэффициент отражения произвольного взаимного четырехполюсника, нагруженного на нагрузку с коэффициентом отражения Гн, равен:

Гвх=S11+S212Гн/(1-S22Гн), (5.1)

где S11, S22, S12 – комплексные коэффициенты отражения и передачи четырехполюсника, причем S12 – параметр, подлежащий измерению.

Как видно, информация о параметре S12 в обычном измерении «на отражение» теряется на фоне других отраженных сигналов, так как не отличается от них по структуре. В методе модулированного отражения Гн модулируется по амплитуде или фазе, что позволяет выделить полезный сигнал S212Гн на фоне мешающих немодулированных отраженных сигналов (S11, отражения в СВЧ – тракте и т.д.) и затем непосредственно измерить φ12, выделяя из полного отраженного сигнала ту его часть, которая соответствует основной частоте модуляции Гн.

Очевидно, что необходимым условием реализации метода является малость величины Гн, иначе нарушается прямая связь между измеренным значением Гвх и искомой величиной S12. Однако в реальной установке уменьшение Гн возможно лишь до некоторого предела, связанного хотя бы с ограниченностью мощности СВЧ – генератора и соответствующим увеличением ошибки за счет собственных шумов измерителя.

Суммарная ошибка измерения методом модулированного отражения зависит также от схемного решения фазометрической части измерителя, в особенности от выбора схемы фазового дискриминатора, преобразующего входные СВЧ – сигналы в напряжение низкой частоты (равной частоте модуляции коэффициента отражения отражателя), амплитуда которого зависит от фазового сдвига, вносимого исследуемым образцом, т.е. от φ12.

Рассмотрим характерную ошибку метода, предположив вначале, что основным элементом схемы СВЧ – фазометра является простой суммирующий дискриминатор, состоящий из трехдецибельного моста любой конструкции, на два взаимно развязанных входа которого поступают опорный и измеряемый сигналы, и детектора в одном из выходных плеч моста (рисунок 5.1,а).

Рисунок 5.1 – Фазовые дискриминаторы: а – простой суммирующий; б – балансный (суммо-разностный)

Введем следующие обозначения:

а1=| а1| – амплитуда опорного сигнала на входе фазового дискриминатора;

а2=| а2| exp (j φ12) – комплексная амплитуда измеряемого сигнала на входе исследуемого образца;

S11=S22=|S11| exp (j φ11) – коэффициент отражения образца;

S12= |S12| exp (j φ12) – коэффициент передачи (прохождения) образца;

Гн=Г0(1+m(t)) exp (j φг) – коэффициент отражения модулятора, модулируемый по амплитуде, причем m<1;

а′2= а2S122Гн – комплексная амплитуда измеряемого сигнала на входе фазового дискриминатора.

Поскольку амплитуды сигналов а1 и а2 малы, то можно считать, что детектор фазового дискриминатора работает в режиме квадратичного детектирования и его выходное напряжение равно

U=|a1+a2Гвх|2=|а1|2|1+К(S11+S212Гн/(1-S22Гн))|2≈

≈а21|1+К|S11| expj(φ2+φ11)+K|S212Гн| exp j (2φ12+φг+φ2)+

+К|S212Г2нS11| exp j (2φ12+2φг+φ11+φ2)|2, (5.2)

где К=|a2|/|a1|, а |S11Гн|<<1.

Выделяя из выходного сигнала те его составляющие, которые содержат m(t) в первой степени, и опуская промежуточные вычисления, получим

U(t)=2а21mК′[cos (φ2+2φ12+φг)+ К′(1+p)+2|S11Г0|cos (φ2+2φ12+φг+ φ11)], (5.3)

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи:

Волноводно-щелевая приемная антенна для системы спутникового непосредственного телевизионного вещания
Орбита спутникового ретранслятора (СР) - геостационарная (ее высота над экватором Земли 35875 км) Эквивалентная изотропно излучаемая мощность - 44,7 кВт Средняя частота излучения СР - 16,4 ГГц Ширина спектра изл ...

Элементная база радиотехники
Подобно световым волнам, радиоволны могут практически без потерь распространяться на большие расстояния в земной атмосфере, и это делает их полезнейшими носителями закодированной информации. После появления уравнений Максве ...

Реализация системы технического зрения (СТЗ) на базе многокристального микропроцессора (К1804)
Микропроцессорный комплект серии К1804 включает в себя ряд модулей для построения операционных и управляющих устройств. Основой операционного устройства (ОУ) может служить микропроцессорная секция (МПС) ВС1 и ВС2. Кроме то ...

(C) 2021 | www.techniformula.ru