МНОГОПОРТОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ КАЛИБРАТОР

Полезная модель относится к области измерительной техники, применяется для автоматической калибровки векторных анализаторов цепей (ВАЦ) при измерениях многопортовых устройств, применяемых в радиоэлектронике, связи, радиолокации.
Известен двухпортовый электронный калибратор векторного анализатора цепей (Патент RU 126845, МПК G01R 35/00, опубл. 10.04.2013), содержащий сверхвысокочастотный (СВЧ) блок электронно-переключаемых калибровочных однопортовых нагрузок холостого хода, короткого замыкания, согласованных нагрузок, дополнительных согласованных нагрузок, двухпортовую перемычку и аттенюатор. Элементы интегральной схемы соединены между собой линиями передач. В интегральной схеме использованы термостабильные разделительный входной конденсатор и конденсатор большой емкости для реализации состояния короткого замыкания. Включение необходимой калибровочной нагрузки осуществляется с помощью переключателей калибровочных нагрузок, выполненных на основе pin-диодов, управляемых постоянным током. Калибровочные нагрузки выполнены на гибридных интегральных схемах.
Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая точность калибровки за счет низкой температурной стабильности pin-диодных переключателей и конденсаторов; сложная двухполярная схема управления переключателями, имеющая, кроме того, широкополосные индуктивности, подключаемые непосредственно на СВЧ линию, ухудшающие стабильность и входные и выходные параметры переключателей, и кроме того, необходимость применения конденсаторов и резисторов для реализации состояний короткого замыкания и согласованной нагрузки; а также малое число портов калибратора, что ограничивает возможность быстрой калибровки при измерении параметров многопортовых устройств.
Основная техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в создании многопортового электронного калибратора ВАЦ (далее - калибратора) с более высокой точностью калибровки, с более простой схемой и с несложной технологией увеличения количества портов.
Поставленная задача решается тем, что в многопортовом электронном калибраторе, включающем СВЧ блок, выполненный на интегральных схемах электронно-переключаемых калибровочных однопортовых нагрузок холостого хода, короткого замыкания, согласованных нагрузок и двухпортовых перемычек, согласно предложенному решению, СВЧ блок представляет собой симметричную структуру из двух или более соединенных между собой узлов, в которой выходы оконечных узлов являются портами калибратора, а каждый из узлов выполнен по схеме многопозиционного переключателя на одно направление и реализован на нескольких каскадно-соединенных микросхемах двухпозиционных ключей на полевых транзисторах со встроенными согласованными нагрузками и нормально-разомкнутыми контактами, при этом выходные ключи одним из своих выходных контактов соединены с выходом предыдущего каскада ключа, другим замкнуты на "землю", а входной контакт является выходом узла.
Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлена функциональная схема узла СВЧ блока с четырьмя выходами, на фиг. 2 - пример структурной схемы 32 - портового калибратора.
СВЧ блок 1 (фиг. 2) выполнен в виде десяти соединенных между собой узлов 2, реализованных по схеме четырехпозиционного переключателя на одно направление (фиг. 1). Узлы 2 выполнены на нескольких каскадно-соединенных микросхемах двухпозиционных ключей 3 на полевых транзисторах со встроенными согласованными нагрузками.
Принцип работы заявляемого калибратора основан на использовании калибровки семейства SOLT, в которой для определения неизвестных факторов систематических погрешностей осуществляют однопортовую калибровку портов на нагрузку холостого хода, на нагрузку короткого замыкания, на согласованную нагрузку, а также измерение на проход. Для получения на портах СВЧ блока 1 состояния холостого хода отключают оконечные ключи 3 узлов 2. Для получения на портах СВЧ блока 1 состояния короткого замыкания оконечные ключи 3 переключают на «землю». Для переключения портов СВЧ блока 1 на согласованные нагрузки оконечные ключи 3 переключаются на отключенные выходы ключей, следующих за оконечными. Для измерения на проход ключи 3 включают в соответствующее состояние, необходимое для обеспечения коммутации сигнала из требуемого входного порта калибратора в требуемый выходной порт.
Для калибровки ВАЦ с использованием электронного калибратора необходимо измерить его внутренние нагрузки и создать калибровочный набор.
Калиброванным, с использованием прецизионного механического набора, ВАЦ измеряют S - параметры калибровочных нагрузок в требуемом диапазоне частот. Точность калиброванного ВАЦ, таким образом, переносится на электронный калибратор.
Программный комплекс ВАЦ управляет подключением калибровочных нагрузок к измерительным портам ВАЦ, обрабатывает измеренные данные, сравнивает их с эталонным описанием этих нагрузок, затем находит факторы систематической погрешности, которые используются для проведения коррекции последующих измерений.
Заявляемая полезная модель, по сравнению с прототипом, обладает более высокой точностью калибровки за счет лучшей температурной стабильности микросхем ключей 3 на полевых транзисторах и встроенных в них согласованных нагрузок, имеет более простую схему за счет однополярного управления ключами 3 без индуктивностей и отсутствия конденсаторов и резисторов для реализации нагрузок. Описанная структура узлов 2 СВЧ блока 1 позволяет увеличивать число портов калибратора посредством простого увеличения количества узлов 2.