Принцип и метод измерений модуля коэффициента отражения

Принцип измерений комплексного коэффициента отражения - это определение отношения комплексных амплитуд электрического поля волн, распространяющихся в противоположных направлениях сквозь определенную поперечную плоскость передающей линии.

Если имеется , , то

.

Для измерения «по определению» необходимо отделить и друг от друга, а затем определить отношение их модулей и разность фаз.

При измерениях только модулей коэффициентов отражения (иногда их называют скалярными измерениями) достаточно измерить мощности падающей и отраженной волн и затем, разделив результаты, получить значение :

(2)

Для измерений фазы коэффициента отражения, то есть разности фаз отраженной и падающей волн в определенной области тракта, необходимо выделить напряженности поля и и определить разность их фаз в определенной плоскости. Волны, распространяющиеся в противоположных направлениях, выделяют при помощи направленных ответвлений, ориентированных на выделение падающей и отраженной волны. Измерения разности фаз выполняются при помощи векторных вольтметров или при помощи векторных измерительных приемников.

Метод измерений модуля коэффициента отражения

В настоящее время наиболее распространенными приборами для измерения коэффициента отражения / КСВН является панорамный приемник и анализатор цепей.

Прямой метод измерения КСВН основан на использовании измерительной линии, с помощью которой измеряются амплитуды напряженности поля в пучности и узле. Этот метод исторически наиболее ранний.

Чаще КСВН измеряют косвенно, определяя и затем пересчитывая его в КСВН. Основным методом измерения является метод отношения мощностей. Для реализации этого метода применяют специальное устройство - рефлектометр. В более сложных многофункциональных измерительных приборах на основе рефлектометров измерение КСВН является одной из функций (наряду с измерением импеданса, комплексного коэффициента отражения, S-параметров, мощности). Шкала рефлектометра, предназначенного для измерения КСВН, может быть заранее отградуирована в единицах КСВН. Конструкции рефлектометров разнообразны.

Рефлектометр в простейшем виде состоит из двух после­довательно включенных ваттметров проходящей мощности, один из которых предназначен для измерений мощности падающей волны (ВПМ), а другой для измерения мощности отраженной волны (ВОМ) генератора колебаний нужной частоты, мощность которого поддерживается постоянной за время измерений. Измерения, основанные на сравнении измеряемого коэффициента отражения с , производятся методом косвенных измерений.

Для измерителей и уравнения измерения записывают в виде:

, ,

где , - мощности падающей и отраженной волн на выходе рефлектометра; , - показания ваттметров при измерении неизвестного коэффициента отражения ; , - калибровочные коэффициенты ваттметров ВПМ, ВОМ.

Значение рассчитывается по формуле (2) и равно

.

Значение отношения определяется калибровкой рефлектометра при помощи эталонной нагрузки. Очевидно, что при соеди­нении к выходу рефлектометра нагрузки с известным коэффициентом отражения показания ваттметров равны

, ,

Если предположить, что , то

.

Следовательно,

.

Преимущество калибровки рефлектометра с помощью эталонной нагрузки, представляющей собой меру отношения отраженной и падающей волн, состоит в том, что не нужны ваттметры с известными калибровочными коэффициентами , .