Метрологические требования к измерителю импеданса для дискретных согласующих антенных устройств вычислительного типа

Аннотация

Одним из условий реализации измерительно-вычислительных способов настройки дискретных согласующих антенных устройств является установление зависимостей между точностью измерения параметров антенны на рабочей частоте и качеством ее согласования за предельно короткий промежуток времени. Приоритетная задача состоит в регламентации номенклатуры измеряемых величин, диапазонов их значений, алгоритмов обработки измерительной информации, выполняемой вычислительным компонентом измерительной системы, и разработке требований к точности измерения. Результаты анализа используемых методов измерения импедансов позволили выбрать для измерения в ДКМВ-диапазоне метод RFI-V (амперметра-вольтметра), обеспечивающий наилучшую точность в требуемом для практики широком диапазоне импедансов. В частности, этот метод применяется в перспективных измерительных устройствах компании Agilent, обеспечивая лучшие характеристики в сравнении с векторными анализаторами цепей. Детализировано измерительная система на основе метода RFI-V включает в себя прецизионный коаксиальный порт для точного измерения импеданса в заданном диапазоне частот. В статье описана процедура однопортовой калибровки измерителя для снижения систематических ошибок, и варианты включения в нем вольтметра и амперметра для измерений низких и высоких значений импеданса. Учтено влияние на точность измерения широкополосных трансформаторов с низкими потерями, которые ограничивают снизу диапазон рабочих частот и оказывают искажающее влияние на цепь, в которой проводится измерение. Представлена методика синтеза требований к двум схемам измерителя импеданса для согласующих антенных устройств вычислительного типа, получены соответствующие расчетные выражения, с помощью которых может быть определен динамический диапазон и допустимые значения погрешности. В частности, показано, что измеритель для согласующих антенных устройств должен измерять импедансы, соответствующие значениям коэффициента стоячей волны до 1000…2000. При построении измерителя параметров импеданса целесообразно перенести измерительные сигналы на промежуточную частоту звукового диапазона 2…10 кГц. Звуковые сигналы могут быть оцифрованы 24-битным аналого-цифровым преобразователем и профильтрованы цифровым фильтром с достаточно узкой полосой - порядка 100 Гц. Динамический диапазон неискаженного 20-битного квантования составляет 120 дБ; этой величины достаточно для обеспечения требуемой точности.