ГОСТ Р 50730.5—95
государственный стандарт российской федерации
ПРИБОРЫ ФЕРРИТОВЫЕ СВЧ
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
КОЭФФИЦИЕНТА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ ПО НАПРЯЖЕНИЮ И МАКСИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ ПО НАПРЯЖЕНИЮ НА ВЫСОКОМ УРОВНЕ МОЩНОСТИ
Издание официальное
БЗ 8—94/348
ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом «Домен» ВНЕСЕН Техническим комитетом (ТК 303) «Изделия электронной техники, материалы, оборудование»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 24.01.95 № 12
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
© Издательство стандартов, 1995 Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения ....
2 Нормативные ссылки ....
3 Общие положения
4 Метод I
5 Метод II
6 Метод III
Приложение А. Расчет погрешности измерения КСВН и КСВН макс. 10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРИБОРЫ ФЕРРИТОВЫЕ СВЧ
Методы измерения коэффициента стоячей волны по напряжению и максимального коэффициента стоячей волны по напряжению на высоком уровне мощности
Microwave ferrite devices. Methods of measurement of voltage standing wave ratio (VSWR) and maximum VSWR at high power level
Дата введения 1996—01—01
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает три метода измерения коэффициента стоячей волны по напряжению (далее — КСВН) вентилей, циркуляторов, переключателей, фазовращателей и максимального коэффициента стоячей волны по напряжению (далее— КСВН макс) вентилей и циркуляторов в диапазоне частот 0,01 — 178 ГГц:
I — метод рефлектометра с использованием двух направленных ответвителей;
II — метод рефлектометра с использованием одного направленного ответвителя и нагрузки с регулируемой фазой коэффициента отражения;
III — нулевой метод с использованием одного направленного ответвителя и нагрузки с регулируемыми модулем и фазой коэффициента отражения.
Общие требования к условиям и режимам измерения, аппаратуре, подготовке и проведению измерений, показателям точности измерений и требованиям безопасности — по ГОСТ Р 50730.1.
Издание официальное
★
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ-
В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ Р 50730.1—95. Приборы ферритовые СВЧ. Общие требования при измерении параметров на высоком уровне мощности
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Аппаратура
3.1.1 Согласованные нагрузки ВУМ должны иметь КСВН не более 1,3 при измерении КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и не более 1,15 при измерении фазовращателей.
3.1.2 Подключающие устройства, подключаемые к входу ПФ СВЧ, должны иметь КСВН не более:
1,05 — для волноводных устройств в диапазоне частот до 16,44 ГГц включ.;
1,10—для волноводных устройств в диапазоне частот св. 17,44 до 37,50 ГГц включ. и для коаксиальных и коаксиально-волноводных устройств в диапазоне частот до 12,05 ГГц включ.;
1,15 — для волноводных устройств в диапазоне частот св. 37,50 до 78,33 ГГц включ.;
1,20— для коаксиальных и коаксиально-волноводных устройств в диапазоне частот св. 12,05 до 25,86 ГГц включ. Для коаксиальных и коаксиально-волноводных устройств в диапазоне частот св. 25,86 ГГц значение КСВН устанавливают в ТУ на ПФ СВЧ конкретных типов.
3.2 Показатели точности измерений
3.2.1 Погрешности измерения КСВН рассчитаны при значениях развязок вентилей, циркуляторов и переключателей, равных 20 дБ, и без учета развязки — для остальных ПФ СВЧ.
3 2.2 Погрешности измерения КСВН макс, рассчитаны при значениях развязок вентилей и циркуляторов переключателей, равных 15 дБ для КСВН несогласованной нагрузки ВУМ не менее 2.0
4 МЕТОД I
4.1 Принцип измерений
КСВН и КСВН макс определяют путем сравнения мощности, отраженной от измеряемого ПФ СВЧ, с падающей мощностью.
4.2 Аппаратура
4 2.1 КСВН и КСВН макс измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 1.
4.2.2 Направленный ответвитель 1 должен иметь направленность не менее 25 дБ, направленный ответвитель 2 — не менее 30 дБ.
4.2.3 Суммарная нестабильность уровня мощности генератора и потерь переключателя должна находиться в пределах ±0,5 дБ.
4.2.4 Переключатель должен иметь развязку между каналами не менее 40 дБ.
4.2.5 Измеритель мощности должен иметь погрешность ±15%.
4.2.6 Вместо переключателя и измерителя мощности могут быть использованы два измерителя мощности, подключаемые к выходам вторичных каналов направленных ответвителей.
Рисунок 1
4.3 Подготовка к проведению измерений
4.3.1 Направленные ответвители 1 и 2 ориентируют на падающую волну. К выходу направленного ответвителя 2 подключают согласованную нагрузку БУМ.
4.3.2. Подают в тракт заданный уровень мощности.
4.3.3 Отсчитывают показания ваттметра СВЧ 01 и 02, подключая его с помощью переключателя к направленным ответвителям 1 и 2 соответственно.
4.3.4 Вычисляют калибровочную поправку по формуле
4.4 Проведение измерений КСВН
4.4.1 Направленный ответвитель 2 ориентируют на отраженную волну. Включают в тракт ПФ СВЧ.
4.4.2 К выходу ПФ СВЧ подключают согласованную нагрузку ВУМ.
4.4.3 Подают в тракт заданный уровень мощности.
4.4.4 Отсчитывают показания ваттметра СВЧ 03 и подключая его с помощью переключателя к направленным ответвителям 1 и 2 соответственно.
4.5 Проведение измерений КСВН макс
4.5.1 Выполняют операции в соответствии с 4.4.1.
4.5.2 К выходу ПФ СВЧ подключают несогласованную нагрузку ВУМ.
4.5.3 Подают в тракт заданный уровень мощности.
4.5.4 Ваттметр СВЧ подключают с помощью переключателя к направленному ответвителю 2.
4.5.5 Изменяя фазу коэффициента отражения несогласованной нагрузки ВУМ, добиваются максимального показания ваттметра СВЧ — р4.
4.5.6 Ваттметр СВЧ подключают с помощью переключателя к направленному ответвителю 1. Отсчитывают показания ваттметра СВЧ — ₽з.
4.6 Обработка результатов измерений
4.6.1 Значение КСВН (КСВН макс) ПФ СВЧ при измерении без подключающего устройства вычисляют по формуле
к its \ I Зл± К/о\
4.6.2 Значение КСВН (КСВН макс) ПФ СВЧ при измерении с подключающим устройством вычисляют по формуле где ап.у — потери подключающего устройства, дБ.
ст£/ ДАстС/п.ф макс) — п.ф
(3>
Необходимость учета потерь подключающего устройства устанавливают в ТУ на ПФ СВЧ конкретного типа.
4.7 Показатели точности измерений
4.7.1 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±11 %.
4.7.2 Погрешность измерения КСВН фазовращателей без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±22 %.
4.7.3 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах
SKcro =±[И4-200(КсТо (4)
п ф п у
где Кстип у — КСВН подключающего устройства.
4.7.4 Погрешность измерения КСВН фазовращателей с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах
3/СстУ = + [224-160(Кстг/ -1)1-6]%. (5)
п ф * п у
5 МЕТОД II
5.1 Принцип измерений
КСВН и КСВН макс измеряют методом рефлектометра на одном направленном ответвителе с последовательным выделением сначала сигнала отраженной от ПФ СВЧ волны, затем падающей волны за счет отражения от регулируемой нагрузки во вторичном канале направленного ответвителя, и сравнением амплитуд с помощью калиброванного аттенюатора.
5.2 Аппаратура
5.2.1 КСВН и КСВН макс измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2.
Рисунок 2
5.2.2 Направленный ответвитель должен иметь направленность не менее 30 дБ.
5.2.3 Генератор СВЧ должен иметь нестабильность уровня мощности не более ±0,5 дБ.
5.2.4 Регулируемая нагрузка должна иметь плавную регулировку по КСВН в пределах 1,05—3,0 и по фазе коэффициента отражения в пределах 0—360°. Регулируемая нагрузка должна быть откалибрована по КСВН в пределах 2,0—3,0 с погрешностью
±4 КстУнр %, где КстУнр — КСВН регулируемой нагрузки.
Погрешность калибровки регулируемой нагрузки по фазе коэффициента отражения должна находиться в пределах ±10°.
5.2.5. Калиброванный аттенюатор должен иметь плавную регулировку ослабления в пределах не менее 30 дБ, КСВН аттенюатора должен быть не более 1,2. Погрешность калибровки аттенюатора должна находиться в пределах ±0,6 дБ.
5.2.6 Вентиль должен иметь КСВН входа не более 1,3 и обратные потери не менее 20 дБ.
5.2.7 Детекторная секция должна иметь чувствительность не менее 100 мВ/мВт.
5.2.8 Осциллограф должен иметь коэффициент отклонения по вертикали не более 1 мВ/дел.
5.3 Подготовка к проведению измерений
5.3.1 Направленный ответвитель ориентируют на отраженную волну.
5.3.2 На регулируемой нагрузке устанавливают значение КСВН, при котором направленность ответвителя удовлетворяет требованиям 5.2.2.
5.4 Проведение измерений КСВН
5.4.1 К выходу ПФ СВЧ подключают согласованную нагрузку ВУМ.
5.4.2 Подают в тракт заданный уровень мощности.
5.4.3 Регулируют ослабление на калиброванном аттенюаторе и усиление на осциллографе до получения амплитуды сигнала не менее половины размера экрана осциллографа, фиксируют эту амплитуду А и ослабление на аттенюаторе — Рь Значение р( должно быть не менее 5 дБ.
5.4.4 Устанавливают на регулируемой нагрузке значение КСВН, равное (Кети ж + 1),
п .ф
где Кети — ожидаемое значение КСВН ПФ СВЧ.
п.ф
5.4.5 Изменением фазы коэффициента отражения регулируемой нагрузки получают максимальную амплитуду сигнала на экране осциллографа и вводят на аттенюаторе ослабление р2 до получения амплитуды сигнала, равной А по 5.4.3.
5.4.6 Изменяют фазу коэффициента отражения регулируемой нагрузки на 180°, смещая поглощающий клин регулируемой на-
л
грузки на расстояние где лд — длина волны в волноводе регулируемой нагрузки.
5.4.7 Устанавливают на аттенюаторе ослабление р3 так, чтобы амплитуда сигнала на осциллографе была равной А по 5.4.3.
5.5 Проведение измерений КСВН макс
5.5.1 К выходу ПФ СВЧ подключают несогласованную нагрузку В УМ.
5.5.2 Подают в тракт заданный уровень мощности.
5.5.3 Изменяя фазу коэффициента отражения несогласованной нагрузки ВУМ, получают максимальную амплитуду сигнала на экране осциллографа.
5.5.4 Выполняют операции по 5.4.3—5.4.7.
5.6 Обработка результатов измерений
Значение КСВН (КСВН макс) ПФ СВЧ вычисляют по формуле
1
(6)
(7)
Кст£/ . (Кст£7п ф макс)= 1 г
" Ф
где
р*-2“п у
2Г„ р-10
Ю20 -НО20
Рь 02, Рз—показания калиброванного аттенюатора в соответствии с 5.4.3, 5.4.5, 5.4.7, дБ;
аПу — потери подключающего устройства, дБ;
Гн р — модуль коэффициента отражения регулируемой нагрузки.
^■стС/ —1
(8)
Р _ _____н Р
Н’Р KctU +1 ’
н р
где Кету — КСВН регулируемой нагрузки в соответствии с ** ” 5.4.4.
5 7 Показатели точности измерений
5.7.1 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±11 %.
5.7.2 Погрешность измерения КСВН фазовращателей без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±22 %.
5.7.3 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах
ъксти =±[11+200(Кста -I)1’5] %, (9)
п.ф п.у
где Кети п у— КСВН подключающего устройства.
5.7.4 Погрешность измерения КСВН фазовращателей с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах
ЗКсту =±[22 + 160(Кс?о —(Ю)
п.ф п.у
6 МЕТОД III
6.1 Принцип измерений
КСВН и КСВН макс измеряют нулевым методом путем компенсации сигнала, отраженного от ПФ СВЧ, сигналом, отраженным от нагрузки с регулируемым модулем и фазой коэффициента отражения, установленной во вторичном канале направленного ответвителя.
6.2 Аппаратура
6.2.1 КСВН и КСВН макс измеряют на установке, структурная схема которой приведена на рисунке 2. Калиброванный аттенюатор из схемы исключают.
6.2.2 Регулируемая нагрузка должна иметь плавную регулировку по КСВН, калиброванную в пределах 1,05—2,0 и регулировку по фазе коэффициента отражений в пределах 0—360°. Погрешность калибровки регулируемой нагрузки по КСВН должна находиться в пределах ±4 Кстун %, где Кстун р — КСВН регулируемой нагрузки.
6.2.3 Направленный ответвитель должен иметь направленность не менее 32 дБ.
6.2.4 Требования к вентилю, детекторной секции и осциллогра< фу — по 5.2.6—5.2.8.
6.3 Подготовка к проведению измерений
Направленный ответвитель ориентируют на отраженную волну.
6.4 Проведение измерений КСВН
6.4.1 К выходу ПФ СВЧ подключают согласованную нагрузку В УМ.
6.4.2 Подают в тракт заданный уровень мощности.
6.4.3 Изменяя КСВН и фазу коэффициента отражения регулируемой нагрузки, получают на экране осциллографа минимальную амплитуду сигнала при одновременном увеличении чувствительности осциллографа.
6.4.4 Фиксируют показания по шкале КСВН регулируемой нагрузки
6.5 Проведение измерений КСВН макс
6.5.1 К выходу ПФ СВЧ подключают несогласованную нагрузку В УМ.
6.5.2 Подают в тракт заданный уровень мощности.
6.5.3 На регулируемой нагрузке устанавливают минимальное значение КСВН. Изменяя фазу коэффициента отражения несогласованной нагрузки ВУМ, получают максимальную амплитуду сигнала на экране осциллографа.
6.5.4 Выполняют операции согласно 6.4.3.
6.5.5 Фиксируют показания по шкале КСВН регулируемой нагрузки.
6.6 Обработка результатов измерений
6.6.1 Значение КСВН ПФ СВЧ определяют то шкале регулируемой нагрузки в соответствии с 6.4.4.
6.6.2 Значение КСВН макс ПФ СВЧ определяют по шкале регулируемой нагрузки в соответствии с 6.5.5.
6.7 Показатели точности измерений
6.7.1 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±10 %.
6.7.2 Погрешность измерения КСВН фазовращателей без использования подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах ±22 %.
6.7.3 Погрешность измерения КСВН вентилей, циркуляторов, переключателей и КСВН макс вентилей, циркуляторов с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0,95 находится в пределах
ЗКсти =±[Ю+170(Ксти _1)1Л]%, (П)
где Кстиа у — КСВН подключающего устройства.
6.7.4 Погрешность измерения КСВН фазовращателей с использованием подключающего устройства с установленной вероятностью 0.95 находится в пределах
8К„
п.ф п у
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КСВН И КСВН МАКС.
А1 Погрешность измерения КСВН ПФ СВЧ в процентах по методу 1 вычисляют по формуле
где
в/<стип.ф=“1 ,961/Г СТи.м+°? +°п+стр+ап.у
Он.м — среднее квадратическое ра СВЧ, %;
ог — среднее квадратическое нестабильности уровня ля, %;
отклонение погрешности
отклонение погрешности мощности генератора и
(А1)
измерения ваттмет-
измерения за счет потерь переключате-
<Гп — среднее квадратическое отклонение погрешности развязки между каналами переключателя, %;
<Ур — среднее квадратическое отклонение погрешности рассогласования, %;
Оп.у — среднее квадратическое отклонение погрешности подключающего устройства, %.
Гп.ф 6И.М
измерения
измерения
измерения
за
за
за
где
аи м (1_Г2 ф) >
Гп.ф — коэффициент отражения ПФ СВЧ;
би.м — погрешность измерителя мощности, %
г _ П.ф
« Ф “Р------ГТ »
п.ф
где
Кст1/ — КСВН ПФ СВЧ. п.ф
200Г„ фаг
где
где
счет
счет
счет
(Л2)
(АЗ)
аг — нестабильность уровня мощности генератора и потерь переключателя, дБ
200
ап= --а------------
VГ(1-г2 ф)
(А4)
ар — развязка между каналами переключателя, дБ
1/ __
СТр= ЙГ(1-г2ф) У 10 ,О+(ГнС2Ла)а4-2(Г2.ф гно)\
200
(А5)
где N — направленность направленного ответвителя 2, дБ;
Гн — коэффициент отражения нагрузки ВУМ;
Qi и Q2— коэффициенты передачи ПФ СВЧ в прямом и обратном направлениях соответственно
_ апр
Q1=10 20
Q,=10 20 ,
где ctnp, сс-обр — прямые и обратные потери ПФ СВЧ, дБ;
Гно — коэффициент отражения направленного ответвителя
200Г^
ап.у=
(А6)
/2 <1~О ’
где Гп.у — коэффициент отражения подключающего устройства.
А2 Погрешность измерения КСВН макс ПФ СВЧ в процентах по вычисляют по формуле
6К”^п.ф макс =“1,56 СТи.м+о?+^+Ор+о2.н+а2.у »
где Он.н — среднее квадратическое отклонение погрешности измерения за счет отклонения “
значения и
ки ВУМ.
методу 1
(А7)
КСВН несогласованной нагрузки ВУМ от номинального за счет погрешности калибровки несогласованной нагруэ-
200
1/ - —
(А8)
Ор== КГ(1-г2п ф) У 10 10 +<2Гп.Ф гно)г:
„ QiQ«(1+2ГН н гп ф)(1-г2 н)
1 г2
1 1 п.ф
где Гн.н — коэффициент отражения несогласованной нагрузки ВУМ;
б/Сотл — отклонение КСВН несогласованной нагрузки ВУМ от номинального значения, %;
бКкал—погрешность калибровки несогласованной нагрузки ВУМ, %.
АЗ Погрешность измерения КСВН ПФ СВЧ в (процентах по методу II вычисляют по формуле
дЯстапф=±1,96 |/ а2г+о2р+о2т+<т2+а2.у , (АЮ)
где Сти.р — среднее квадратическое отклонение погрешности измерения за счет погрешности калибровки регулируемой нагрузки по КСВН, %;
Оат — среднее квадратическое отклонение погрешности измерения за счет погрешности калибровки аттенюатора, %,
(АП)
где Гн.р — коэффициент отражения регулируемой нагрузки;
бКк.р — погрешность калибровки регулируемой нагрузки по КСВН, % 200Гп фЛ0
°ат /6 -8,69(1 —Г2 ф) ’ где Др— погрешность кали’бровки аттенюатора, дБ.
200
(А12)
|/
Стр= )/Г(1-Г2.ф) У 10 10 +<г"СА)2+(гпфгно)^(гп.фГн.ргатр+
(А13)
+ (rn.sin 2 где Гат — коэффициент отражения аттенюатора;
Ф — погрешность калибровки регулируемой нагрузки по фазе коэффициента отражения, град.
А 4 Погрешность измерения КСВН макс ПФ СВЧ в процентал по методу II вычисляют по формуле
дК
ст1/ . =±1.96 У а? +а2 р+Оат+Ор+а2и+а2 ,
п.ф макс г
200
1/ - —
Ор= 7Г(1-г2.ф) У 10 10+<гигно)ЖГПфГн.рГат)* +
+(Гп ф51п
А5 Погрешность измерения КСВН ПФ СВЧ в процентах по методу числяют по формуле
ЪКсти =-1>96 К °н.р+стр+<*п.у •
п ф
(А14)
(А15)
III вы-
(А16)
_ й*» р
ан.р— j/з" ’
(А17)
200
(А18)
ар= 10 *° +(Г1’^)2+гп-Ф<2Гно+гв) •
где Г8 - коэффициент отражения вентиля.
Аб Погрешность измерения КСВН макс ПФ СВЧ в процентах по методу III вычисляют по формуле
п.ф макс
-*1,96 <*н р+стр+стн.н+стп.У ;
(А19)
°р ]/2(1-Г2пф)
Vх 10 10 -ьг^ ф(2-г^о+г2).
(А20)
УДК 621.317.34.001.4:006.354 ОКС 29.100.10 Э29 ОКП 63 4600
Ключевые слова: приборы ферритовые СВЧ; методы измерения; коэффициент стоячей волны; максимальный коэффициент стоячей волны; напряжение; высокий уровень мощности
Редактор В. П. Огурцов
Технический редактор О. Н. Никитина
Корректор Н. Л. Шнайдер
Сдано в наб. ОВ.03.95. Подп. в печ. 12.05,95. Уел. п. л. 5.35. Усл. кр.-отт. 5,47. Уч.-изд. л. 4.80. Тир. 316 экз. С 2386.
Ордена «Звак Почета» Издательство стандартов, 107076, Москва» Колодезный пер 14.
Калужская типография стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 593
ПЛР №040138