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:

Полный исследование устойчивости и качества управления для разомкнутой и замкнутой систем
В теории автоматического регулирования основными являются проблемы: устойчивости, качества переходных процессов, статической и динамической точности, автоколебаний, оптимизации, синтеза и отождествления. Задачи общей теории а ...

Блок управления 4-х канальным ТВ передатчиком МВ. Устройство индикации
В данной курсовой работе предстоит спроектировать устройство индикации на микроконтроллере KP1816BE51. Устройство индикации входит в блок управления 4-х канальным ТВ передатчиком. Также в этот блок входят: клавиатура, звук и ...

Применение и принципы радиоуправления
Радиоуправление - наука, изучающая принципы действия, математическое описание, методы анализа качества работы и синтез систем управления объектами при помощи радиоволн. В системах радиоуправления при передаче команды от опе ...

(C) 2018 | www.techniformula.ru