Основи радіолокації

Вимірювання за допомогою аналізатору кіл

Аналізатор кіл (наприклад, Рисунок 1) являє собою вимірювальний пристрій, призначений для вимірювання електричних характеристик високочастотних компонентів (як пасивних, так і активних). Принцип роботи аналізатора кіл полягає у формуванні тестового сигналу і подачі його на елемент, що перевіряється, з подальшим вимірюванням відгуку на цей сигнал. Аналізатор кіл складається з джерела радіочастотного сигналу та декількох тестових приймачів. Вимірюванню підлягають характеристики відбиття тестового сигналу від портів та проходження його між портами пристрою, який перевіряється, залежно від частоти. Такі характеристики є елементами матриці розсіяння багатополюсника, який є моделлю пристрою, що перевіряється. Елементи матриці розсіяння називають параметрами розсіяння або S-параметрами (від англ. Scattering – розсіяння). S-параметри мають амплітудну та фазову складові й, тим самим, достатньо повно характеризують пристрій, що перевіряється. Якщо аналізатор кіл забезпечує вимірювання обох складових, то його називають векторним аналізатором кіл. Аналізатори кіл, здатні вимірювати тільки амплітуду S-параметрів, для розрізнення називають скалярними аналізаторами кіл.

Аналізатори кіл відносяться до типового обладнання контрольно-вимірювальних лабораторій. Процес вимірювання за їх допомогою потребує вилучення пристрою, що перевіряється, з місця його установки та проведення досліджень у лабораторних умовах. На додаток до параметрів розсіяння (лінійного), можуть вимірюватися також і деякі нелінійні параметри, такі як стиснення коефіцієнту підсилювання, інтермодуляційні спотворення або шумові параметри.

Рисунок 2. Параметри розсіяння двохполюсника (в даному випадку: смуговий фільтр)

Рисунок 2. Параметри розсіяння двохполюсника (в даному випадку: смуговий фільтр)

Параметри розсіяння

Параметри розсіяння описують поведінку високочастотних кіл, які представляються у вигляді багатополюсників. Кількість S-параметрів залежить від кількості полюсів моделі пристрою, що перевіряється, та визначається піднесенням кількості полюсів у другий ступінь. Наприклад, феритовий циркулятор, представлений у вигляді триполюсника, характеризується набором з 9 (дев’яти) параметрів розсіяння. А смуговий фільтр (Рисунок 2) являє собою двохполюсник і має один вхід (порт 1) та один вихід (порт 2). Набір S-параметрів для нього:

• S₁₁ – коефіцієнт відбиття на вхідному порті;
• S₂₁ – коефіцієнт прямого підсилювання;
• S₁₂ – коефіцієнт зворотного підсилювання;
• S₂₂ – коефіцієнт відбиття на вихідному порті.

В пасивних колах, таких як смуговий фільтр, недіагональні елементи матриці розсіяння (S₂₁ та S₁₂) будуть однаковими. Якщо ж коло містить підсилювальний елемент, то параметр S₁₂ має бути якомога менше, а його зворотна величина називається ізоляцією.

Рисунок 3: S-параметри на трипортовому феритовому циркуляторі

Рисунок 3: S-параметри на трипортовому феритовому циркуляторі

S-параметри багатопортової мережі можна звести в S-матрицю:

(1)